本发明涉及飞行器热管理技术领域，具体而言，涉及一种飞行器梯级喷雾冷却控制方法及系统。控制方法包括基于第一温控装置内的温度T1大于第一温度阈值，温控介质供给装置向第一温控装置内供给液态冷却介质；基于第二温控装置内的温度T2大于第二温度阈值，温控介质供给装置向第二温控装置内供给液态冷却介质；基于第一温控装置内的压力P1大于第一压力阈值，第一温控装置向第二温控装置供给气态冷却介质；基于第二温控装置内的压力P2大于第二压力阈值，第二温控装置向介质回收装置供给气态冷却介质。这样就解决了飞行器喷雾冷却介质如何减少消耗量并提高其换热均匀性的问题。