针对磁梯度张量系统中存在的零点偏移、灵敏度不一致、三轴非正交等单传感器误差和传感器之间的非对准误差,提出了磁梯度张量系统的非线性校正方法。该方法基于磁梯度张量的差分测量理论,建立了包含单传感器误差参数和传感器间非对准误差参数的张量测量数学模型;然后基于标量校正原理、张量不变量理论和点积不变量理论,提出了关于磁标量场、磁矢量场和磁张量场的4种不同的非线性约束准则,并给出了磁梯度张量系统的输出坐标系与标准正交坐标系间的非对准误差约束条件,进而建立了包含磁梯度张量系统误差参数的非线性方程组;最后,利用非线性最小二乘法求解方程组的未知参数,不仅实现了误差参数的准确估计,而且可以将磁梯度张量的输出校正到标准正交坐标系下。仿真和实验结果验证了方法的有效性,实际张量系统的张量各分量均方根误差平均值由1097.52降到14.19 n T/m。