本发明提供了一种基于星敏感器的空间碎片探测与定位方法，包括：利用星敏感器进行空间碎片的可观测性分析，获取星敏感器进行空间碎片观测的参数标准；基于星敏感器进行拍摄获取星图，进行星图预处理以及星图识别；利用星图识别结果进行位姿解算；对位姿解算后的星图进行局部天区星图识别；基于改进卡尔曼滤波法对局部识别后的星图进行空间碎片的预测及定位。本发明通过分析恒星目标能量与星等的关系，确保了星敏感器对空间碎片的可观测性，采用高星等的星图识别方法提高星敏感器对空间碎片的识别精度，采用局部天区星图识别算法对未匹配星点与目标进行进一步的识别与区分，采用目标预测与定位方法实现空间碎片的快速识别定位。