本发明公开了一种自主协同的航天器集群体系及运行方法，所述航天器集群体系主要由至少一个具备了自主运行能力、网络信息连接和资源共享接口的节点航天器群组成；所述节点航天器群中的各节点航天器通过空间自组织网络相互连接、所述航天器群的节点航天器以共享导航和集群飞行模式飞行，通过空间自组织网络相互通讯，根据有/无任务自动调整编队构型；当所述航天器群接收到任务指令时，根据任务类型自主进行资源调度、任务规划任务重构和失效重组，进而完成所述任务。适应小型运载火箭快速或机动发射，大大提高了空间系统的快速响应性，减少了航天器在轨失效的风险。