本发明提供了一种卫星平台与载荷多维非线性协同智能热管理方法及系统，包括：建立关系模型；根据关系模型，构建卫星平台与载荷多维的非线性协同智能热管理模型；求解非线性协同智能热管理模型。本发明在载荷既定工作模式约束下，在时域维度内对载荷热耗和整星热控加热器进行协同优化调节，将卫星载荷单机的开机时序和开机时长与热控加热器同时作为整星热管理的调节变量，充分利用了载荷单机温度对载荷自身热耗的动态响应比热控补偿加热器更快、稳态响应幅值更大的优势，相对于常规的卫星热管理方法，整星热管理调节更迅速、功耗等资源消耗更小，并实现热控分系统在地、月阴影期等用电高峰期加热补偿功耗的最小化。