本发明公开了基于重力信息的水下目标探测方法，它包括如下步骤：首先将探测器部署到探测水域坐底，利用探测器携带的原子干涉重力仪持续监测水域内的重力变化；然后，当水下目标的质量引起的重力畸变超过原子干涉重力仪重力测量的灵敏度范围时，探测器可探知监测水域内有水下目标进入；建立水下目标的数学模型，根据水下目标产生的垂直重力可推测其排水量。本发明利用探测器携带的高精度小型化原子干涉重力测量装置，测量水下目标进入探测区域后导致的区域内的重力畸变，实现基于重力畸变信息的新概念水下目标探测。