本发明公开了一种三维X射线低剂量成像方法及装置，方法包括采集空曝数据，估计三维X射线系统内参数；根据所述三维X射线系统参数构建的三维X射线系统采集病人的原始投影数据，并对病人的原始投影数据进行校准处理，得到积分图像；对所述积分图像进行数据重排，得到噪声污染的低剂量投影弦图；根据所述低剂量投影弦图，通过投影恢复模型估计无噪声干扰的理想投影弦图；对所述理想投影弦图进行解重排，得到恢复的积分图像；对所述恢复的积分图像进行重建，得到目标CBCT断层图像。本发明噪声小且图像分辨率高，能够有效解决当前低剂量三维图像噪声大、图像分辨率差的技术痛点，可广泛应用于计算机断层成像技术领域。