本发明提供了一种用于钻孔雷达探测的四方向单极子定向天线系统及方法,包括钻孔雷达定向天线系统、顺次馈电装置、钻孔内行走装置和线缆传送装置，其中：所述钻孔雷达定向天线系统包括四方向定向发射单极子天线组，全向接收天线及套管，四方向定向发射单极子天线组用于依次向每个方向定向辐射电磁波，所述全向接收天线用于接收所述反射波，四方向定向发射单极子天线组和全向接收天线都设置于套管内；顺次馈电装置用于顺序控制所述钻孔雷达定向天线系统，以依次向同一深度不同方向定向辐射电磁波，实现无需旋转的探测；孔内行走装置设置于套管外侧，带动整个所述钻孔雷达定向天线系统在钻孔内移动；线缆传送装置用于将所述钻孔雷达定向天线系统的探测结果传输至地面上设置的处理器以及顺次馈电装置。本发明无需旋转即可向多方向定向，直径尺寸小于工程钻孔尺寸，且定向性能稳定、不产生互耦。