本发明公开了一种用于同平台多手段热层大气密度观测的数据融合方法，包括：获取同星观测的POD实测数据和压强实测数据；基于POD实测数据反演得到第一类热层大气密度，基于压强实测数据计算得到第二类热层大气密度；对两类密度数据进行有效性验证，验证通过，继续；否则，结束；对所有的热层大气密度数据进行轨道阶段的划分，得到三类轨道阶段；依据三类轨道阶段，结合两类热层大气密度数据的差异特征，得到两类热层大气密度数据的适用条件；根据差异特征和适用条件，通过交叉标定对两类热层大气密度数据进行动态修正，确定对应的标定因子；根据标定因子，针对三类轨道阶段完成对两类热层大气密度数据的融合。