本发明公开了一种基于瞬变电磁法全波形数据多参数联合反演的深部自燃区探测方法，首先进行地质调查，结合束管监测、光纤测温监测结果，综合分析后圈定疑似自燃区，为瞬变电磁法探测提供目标靶区；在圈定的目标靶区上方，铺设正方形发射回线，并供以方波电流；在供电期间，采用瞬变电磁仪进行全波形数据采集；将瞬变电磁全波形数据分解为关断前的一次场数据和关断后的二次场数据，对一次场数据进行磁化率反演以获取地下介质的磁化率分布；以磁化率分布为先验信息，对二次场数据进行电阻率反演以获取电阻率分布；对磁化率和电阻率分布情况进行综合分析，进而判断深部煤层自燃区的平面及深度范围。