本发明提供一种基于被动微波多波段温度模型的地表温度反演方法，涉及空间信息技术领域，该方法包括：获取当前时刻下所有目标波段中每一卫星格网内的当前垂直极化亮温数据；输入当前垂直极化亮温数据至被动微波多波段温度模型，获取被动微波多波段温度模型输出的，当前时刻下每一卫星格网对应的当前地表温度；被动微波多波段温度模型是根据历史时刻下所有目标波段中，每一卫星格网中的历史垂直极化亮温数据与历史地表温度进行非线性拟合而确定的；时刻包括升轨时刻或降轨时刻。本发明不需要用到除传感器本身提供的多波段亮温数据以外的任何其他辅助数据，能够适用于全区域的地表温度反演，满足地表温度的应用需求。