本发明公开了一种震源位于拖缆下方的海洋地震探测系统及其方法，属于海洋地震勘探领域。系统包括母船、震源、光电复合缆和独立式组合拖缆装置；母船通过光电复合缆与震源相连；独立式组合拖缆装置通过抱箍固定于光电复合缆上；独立式组合拖缆装置包括供电及采集单元、多道拖缆和阻力装置；首先根据勘探目标布设震源，然后通过调节抱箍在光电复合缆上的位置，固定多道拖缆的深度，最后调整抱箍与供电及采集单元之间的距离，使得震源位于多道拖缆中间位置的正下方。本发明一方面可以记录到对海底浅层结构成像至关重要的近(零)偏移距，另一方面能够获取不受鬼波影响的浅层高分辨率地震数据，进而可以有效改善海底浅层结构的成像效果。