本发明提供了一种微波探测仪在轨运行时的定标装置和方法，该装置通过定标镜组合、扫描驱动机构、热定标源、冷空反射镜组合按照一定结构组成的；该方法的特征在于通过利用若干平面反射镜组成定标镜组合，使得热定标源产生的热定标信号与冷空反射镜组合产生的冷定标信号和由主天线收到的地表信号都由定标镜组合反射入接收系统，在一个子扫描周期内对主天线接收的地表信息进行标定。本发明大大减少了转动部件的转动惯量与干扰力矩，避免使用滑环所引入的仪器使用寿命的问题，同时本发明结构简单，实现容易，并具有一定的通用性，可广泛应用于各类星载微波辐射计定标系统中。