本发明公开了一种基于轻量化YOLOv4的水下鲸鱼目标检测方法，包括：步骤一、构建轻量化YOLOv4网络模型，其包括骨干网络，颈部网络和头部网络；以及采集多张鲸鱼图像作为原始图像，并对所述原始图像进行扩容，得到训练样本集；其中，所述骨干网络包括第一单元、第二单元和第三单元；所述第一单元包括CHB结构和多个bneck结构，所述第二单元和所述第三单元分别包括多个bneck结构；所述颈部网络和所述头部网络均设置有深度可分离卷积和ReLU6激活函数；步骤二、采用所述训练样本集对所述轻量化YOLOv4网络模型进行训练，得到鲸鱼目标检测网络；步骤三、采用所述鲸鱼目标检测网络对水下图像进行目标检测，识别出所述水下图像中的鲸鱼图像。