本发明公开了一种利用多频率高频雷达海洋回波反演无向海浪谱的方法，包括以下步骤：划分扇形待测海洋单元；提取单一频率高频雷达的扇形待测海洋单元回波多普勒谱的较强侧一阶峰；并分离出对应的外二阶谱区域，计算该区域与较强侧一阶峰能量的比值；对该外二阶谱区域线性化，获取单频率雷达海洋回波的无向海浪谱系数矩阵；对于不同的雷达发射频率，重复上述步骤，得到多频率雷达海洋回波的无向海浪谱系数矩阵，通过奇异值分解求解其伪逆，反演无向海浪谱。本发明的优点在于，能够适应海况条件变化大的复杂多变海洋环境，满足多种海况下精确反演无向海浪谱的需要，解决了传统单一频率高频雷达反演无向海浪谱精确度不高，性能受海况限制的问题。