本发明涉及一种实现星敏感器像面高精度正交性调整系统及调整方法。解决现有星敏感器的装调方式效率低、调整精度低的问题。该系统包括照明光源、目标测试靶组件、大视场平行光管、星敏感器和控制处理模块；目标测试靶组件包括一维平移台以及设置在一维平移台上的目标测试靶；目标测试靶上至少设置有中心星点、上星点、下星点、左星点和右星点，中心星点设置在目标测试靶的中心，上星点、下星点、左星点、右星点均布在以中心星点为圆心的圆周上；照明光源、目标测试靶组件、大视场平行光管、星敏感器依次设置；控制处理模块分别与一维平移台、安装调节架和星敏感器连接。同时，本发明还提供一种基于上述系统的星敏感器像面高精度正交性调整方法。