本发明涉及海洋领域和声纳信号处理领域，尤其涉及一种基于模态波数谱变换的目标深度信息提取方法及系统。所述方法包括：利用模态域波束形成方法，对水平拖线阵各阵元接收数据进行相位差补偿和累积处理，以获取目标辐射信号的模态波数谱数据；对目标辐射信号的模态波数谱数据进行变换处理，得到包含目标深度信息值的模态波数谱变换数据；对模态波数谱变换数据进行峰值判决，提取目标深度信息，以获得到目标深度。本发明通过对模态波数谱变换直观显示出水平拖线阵和目标声源深度数值，克服了深度匹配估计技术的不足，减少了海洋环境参数失配和声场模型失配对深度估计效果的影响。