本发明公开了一种天基测控授时一体化系统，包括：低轨星座；所述低轨星座由分布在多个轨道面的多个低轨卫星构成；每个低轨卫星均设置四条链路，用于与目标用户连接；其中，所述四条链路包括：第一上行链路，用于实现对目标用户的测控；第二上行链路和第一下行链路，用于基于所述原子钟对目标用户实现授时，授时时基于上注的导航信息进行误差修正；第二下行链路，用于基于上注的导航信息辅助修正电离层误差。本发明可向广大用户提供实时无缝切换的测控和高精度授时的一体化服务，能够满足用户实时灵敏测控需求和高精度时间需求。