本发明涉及一种平流层飞艇空中补气系统及方法。该系统包括艇载氦气采集装置和氦气球；所述氦气球用于将位置信息和高度信息传输至艇载氦气采集装置；还用于存储氦气；所述艇载氦气采集装置设置在平流层飞艇的吊舱处；所述艇载氦气采集装置用于根据氦气球的位置信息和高度信息移动到所述氦气球的上方,并与所述氦气球进行对接以及抽气。本发明能够对平流层飞艇进行高效可靠的空中补气。