本发明公开一种高效自适应非线性模型更新的关键性能指标过程监测方法，包括：对监测指标进行预处理，生成预处理后的指标；将预处理后的过程变量向高维空间进行映射，生成高维映射后的输入非线性矩阵，构建高斯核函数矩阵，生成归一化处理后的高斯核函数矩阵；根据归一化处理后的高斯核函数矩阵以及预处理后的反映装备核心变化的指标构建正交投影非线性模型；基于正交投影非线性模型，根据归一化处理后的输入非线性矩阵以及预处理后的过程变量确定统计量和控制限，进行在线监测，基于当前监测指标更新正交投影非线性模型，更新统计量和控制限，根据更新后的统计量和更新后的控制限确定复杂设备的当前运行状态。本发明能够提高在线监测的实时性。