本发明提供了一种基于可微射线追踪的三维人脸重建方法，涉及计算机视觉与图形学领域。该方法包括以下步骤：基于3DMM生成与输入图像匹配的初始三维人脸模型；基于统计先验和双向反射分布函数获得初始三维人脸模型的反射特性；基于参数化虚拟舞台灯光及可微光线追踪技术模拟光与初始三维人脸模型的交互生成照明模型；基于可微光线追踪技术对所述初始三维人脸模型进行渲染获得合成图像；基于地标损失函数优化所述合成图像的参数，基于正则化方法优化所述合成图像重建过程获得三维人脸模型。本发明提供的基于可微射线追踪的三维人脸重建方法，使重建的三维人脸模型更加真实、自然，提高了重建的准确性和个性化程度，以及提高重建的鲁棒性和适应性。