本发明公开了一种基于子波一致性联合校准的海底沉积层声学特性分析方法，属于海洋工程勘察与海底探测技术领域。包括：对水中和海底沉积层中采集的声波数据进行去噪，得到实际水中声场和实际沉积层声场；利用水中声学特性，基于零相位带宽子波建立参考声场；求解实际水中声场与参考声场的匹配滤波器；将匹配滤波器应用到实际沉积层声场中，利用包络拟合拾取滤波后的沉积层声场各通道的峰值走时和振幅；基于得到的峰值走时和振幅，反演沉积层的声学特性参数，所述声学特性参数包括声速和声衰减因子。本发明可以得到准确的沉积层声学特性的计算结果。