本发明提供了一种基于指数随机分布的海洋地震波模拟方法及系统，属于油气勘探开发中的地震波正演模拟领域。该基于指数随机分布的海洋地震波模拟方法将海水介质模拟为大尺度背景场与小尺度扰动的组合，并利用指数型自相关函数描述海水介质的小尺度扰动的空间平稳随机过程，得到基于指数型随机分布的海水速度模型。本发明能够克服常规方法水平层状的假设，更加真实地描述海水速度变化特征，有效地反映了海水中地震波散射和衰减现象。