本发明涉及一种太赫兹频段单光子雷达系统及其目标探测方法，所述系统包括：发射模块、接收模块、信号处理模块、模型生成模块以及输出模块。本发明在发射端通过太赫兹QCL源重复产生并向目标发射太赫兹波脉冲信号，在接收端对太赫兹单光子回波信号的探测和接收，通过对回波信号进行单光子计数统计方式获取目标的距离和多普勒频率信息，通过建立基于太赫兹频段单光子的探测目标回波模型并分析时域分布特性最终得到目标的距离和多普勒频率信息获取方法，使目标探测灵敏度达到单光子量级；将太赫兹雷达技术与单光子探测技术进行有机结合，可以实现对远程非合作目标极弱回波信号的探测，解决现有太赫兹目标探测应用中作用距离受限等瓶颈问题。