本发明涉及一种组合体航天器复合分层抗干扰姿态稳定控制方法，针对组合体航天器姿态稳定控制过程中由于转动惯量不确定性及未建模动态带来的干扰，设计复合分层抗干扰姿态稳定控制方法；首先，建立多源干扰环境下组合体航天器运动学和动力学模型；其次，针对组合体航天器运动学和动力学模型中由于转动惯量不确定性及未建模动态带来的干扰，设计干扰观测器对其进行估计；然后，设计一种组合体航天器抗饱和姿态稳定控制器，求解得到能够使组合体航天器三轴姿态稳定的控制指令；最后，将干扰观测器和组合体航天器抗饱和姿态稳定控制器进行复合，构造组合体航天器复合分层抗干扰姿态稳定控制方法；本发明具有抗干扰性强，可靠性高的优点，适用于新型组合体航天器姿态稳定控制。