本发明涉及一种基于多层级分类分支的目标检测方法及系统。其中的目标检测方法包括以下步骤：获取待测样本；利用基于多层级分类分支的目标检测模型对所述待测样本进行检测，获得目标检测结果；所述基于多层级分类分支的目标检测模型包括：特征提取模块，用来提取所述待测样本的特征向量；特征融合模块，用来对所述特征向量进行特征融合获得融合特征向量；预测模块，用来根据所述融合特征向量生成目标检测框和与所述目标检测框对应的多个层级的分类结果，并将所述多个层级的分类结果进行融合计算得到最终分类结果。在现有深度学习的目标检测网络的基础上，通过增加多层级分类分支预测结果的融合计算，有效提升其分类及识别能力。