本发明属于电子、航天测控通信技术领域，涉及一种超深空高灵敏遥控系统及信号检测方法。该系统包括：地面站发射端及部署在星上的超深空应答机和星务终端；地面站发射端，在强电平下采用同步模式，发射功率可调的PCM/PSK/PM调制信号；还用于切换为单音模式，发射功率可调的单音体制信号；超深空应答机采用超外差和零中频的构架，在同步模式，接收PCM/PSK/PM调制信号，通过补偿达到发送方和接收方的时间同步，再切换为单音模式；在单音模式，接收单音体制信号并解调处理；星务终端，接收和检测超深空应答机发送的解调处理后的单音体制信号，进行超长FFT的谱分析，根据检测到的频率，解映射回遥控指令，并进行误码判读。