本发明公开了一种低轨卫星多载波通信系统下行链路载波频偏估计与补偿方法，属于卫星通信领域。本发明具体方法为(1)信关站基于星历对下行公共多普勒载波频偏进行估计，并使用下行公共多普勒载波频偏估计值对下行发射信号进行预补偿；(2)用户终端利用下行同步信号或参考信号对下行残余载波频偏进行估计，并使用下行残余载波频偏估计值对下行接收信号进行补偿。利用本发明方法，系统可在用户终端无星历，仅信关站有星历的情况下，以较低的实现复杂度估计并补偿下行链路载波频偏，满足低轨卫星大多普勒载波频偏下多载波通信的解调要求。