本发明公开了基于局部非线性修正的堆芯功率分布在线重构方法及系统,包括:根据反应堆堆芯三维网格离散情况,计算局部非线性修正系数矩阵A;根据局部非线性修正系数矩阵A与给定的背景物理场F-b,确定待重构物理场F-a与背景物理场F-b的局部非线性修正的差值关系;根据探测器布置情况,构建探测器响应矩阵H;根据探测器响应矩阵H,建立待重构物理场理论测量值与真实探测器测量值的差值关系;根据数据同化方程建立代价方程,通过最小化代价方程的求解得到待重构物理场F-a。本发明操作简单,局部非线性修正系数矩阵A不依赖于背景物理场,显著提高了物理场在线重构的效率。