本发明公开了一种基于权相交及多次交叉梯度约束的联合反演方法，包括以下步骤，依据实际地质情况，剖分地下三维空间，建立相应的核函数矩阵，确定重力及重力梯度异常与物性参数的关系，计算地面观测到的重力及重力梯度异常，设定观测点坐标及立方体单元位置，确定核函数矩阵的具体计算公式，计算得到联合反演目标函数，将联合反演目标函数在加权参数域利用共轭梯度法并在交叉梯度函数约束下求取最优解。本发明通过重力与多个重力梯度分量权相交并进行多次交叉梯度约束，最大程度挖掘重力与重力梯度数据所包含的地下信息，解决了反演的多解性问题，提高了反演的分辨率与精度。