本发明涉及一种多目标光纤光谱减天光处理方法，包括：设计适合减天光的NMF+S方法；光谱预处理；选取天光光谱采样矩阵；4.提取天光光谱发射线采样矩阵；提取目标光谱发射线采样矩阵；对天光光谱发射线采样矩阵做NMF+S分解；重建天光光谱；完成减天光处理。本发明主要应用于处理通过多目标光纤光谱望远镜的光学系统及CCD相机获得的光纤光谱图像的数据处理流程中的核心步骤，可提高减天光的精度，进而提高整个光纤光谱数据处理流程的精度和可靠性。