本发明是一种基于声矢量水听器的小尺寸体积阵三维波束形成方法。本发明涉及小尺寸声矢量阵的波束形成技术领域，本发明通过构建以矢量水听器为基元的小尺寸声矢量体积阵，并构建接收信号模型；利用差分法得到声压对不同方向的各阶空间梯度；提取各阶空间梯度中的多极子模态；利用多极子模态合成球函数,提取三维声场的各阶球谐波；利用球函数合成在期望的三维波束。本发明利用上述加权向量对小尺寸声矢量体积阵进行加权处理即可获得任意期望的三维波束,实现三维波束形成，不但解决了甚低频段高三维空间增益与阵列孔径之间的矛盾,还能满足三维空间探测的需求。