本发明提供一种基于双水听器LOFAR谱图分析的目标深度分辨方法，包括以下步骤：1)利用深度分别处于跃层上下的两个水听器接收到的声场数据，计算得到两个深度处接收声强的LOFAR谱图；2)在得到的两个LOFAR图中分别选择一个矩形区域，两个矩形区域的坐标范围相同，对该矩形区域进行二维傅里叶变换，然后在变换域内按角度遍历的方式计算声强的积分值，得到干涉条纹角度的概率密度函数；3)计算两个概率密度函数的期望值，进而计算两个期望值之差；设置深度分辨判决门限角度值；4)根据角度期望值之差与判决门限的比较结果判断目标的深度。本发明不需要海洋环境先验信息，计算量小，能分辨具有跃层的浅海环境中的目标深度。