本发明公开了一种空间到达角与频谱二维联合的信号感知方法及装置。该方法包括：利用多个天线接收辐射源的辐射信号；对多个天线的接收信号进行下变频处理，确定多个天线的基带接收数据；对多个基带接收数据进行加权处理；将加权处理后的多个基带接收数据组成联合矢量，对联合矢量进行角度和频率投影，获取多个角度‑频率网格点；从多个角度‑频率网格点中筛选出包含有效辐射信号的角度‑频率网格点；利用包含有效辐射信号的角度‑频率网格点估计辐射信号的空间到达角；利用空间到达角进行辐射信号的频率响应估计。本发明的方法及装置能够实现对多个辐射信号空间到达角与频带占用情况的联合感知，无需利用辐射信号或噪声的先验信息，适应性高。