一种具有惯性补偿的非规则航天器姿态随动系统包括模拟航天器、连接固定单元、滚转俯仰单元、悬挂架及偏航补偿单元，连接固定单元与航天器直接接触并可根据航天器外形及质心位置调整其在本发明中的悬挂位置；滚转俯仰单元包括滚转模块与俯仰模块，滚转模块与连接固定单元的贴合程度由俯仰模块控制，滚转俯仰单元可跟随航天器的滚转俯仰姿态运动；滚转俯仰单元通过悬挂架与偏航补偿单元连接，偏航补偿单元包括偏航模块与惯性补偿模块，偏航模块可跟随航天器的偏航运动，惯性补偿模块可补偿连接装置在航天器姿态调整运动时增加的惯性力，本发明可保证航天器在地面验证时其姿态调整不受重力影响，且可补偿由于连接装置引入的附加的惯性力。