本发明公开了一种基于星间距离的相对轨道要素确定方法，该方法包括有：步骤一，获取两颗卫星在一个采样周期内的星间距离的四个极值；步骤二，制定相对距离同相对轨道要素之间的关系；步骤三，制定星间距极值误差同相对轨道要素误差之间的映射关系，然后利用相对轨道要素误差解析出相对半长轴、相对倾角的误差，从而获得相对轨道要素。本方法是在编队飞行相对运动学方程基础上，将复杂的三维空间运动转化为在二维平面内运动的技术方案；将星间距的实际值与标称值之间的误差与相对轨道要素的实际值与标称值之间的误差转换为线性关系表征，能够通过星间距的实际值与标称值之间的误差来直接确定出相对轨道要素的实际值与标称值之间的误差。