本发明涉及一种基于多圈次轨道观测的ISAR三维成像方法，包括：S1.对成像目标每个圈次的轨道的过顶弧段进行二维成像；S2.对所述二维图像进行散射点提取，获取所述二维图像下所述成像目标的散射点坐标；S3.获取所述成像目标每个圈次的过顶弧段所对应的传感器视线参数，基于所述传感器视线参数获取所述成像目标的散射点坐标和所述散射点坐标的原始坐标之间的投影关系，以及，基于所述投影关系获取所述成像目标的散射点的成像轨迹；S4.基于所述散射点坐标、所述原始坐标、所述传感器视线参数和所述成像轨迹进行所述散射点的三维重构，完成对所述成像目标的三维成像。本方案流程简单，易于实现。