本发明提供了一种基于波群分析的水底沉积层多层介质声学反射时域响应解析解计算方法，本发明涉及水声技术领域，包括对多层介质按顺序依次编号、确定各层介质的阻抗、声速和厚度、将一声源放入某一层介质中，声源在介质中多次反射、透射后分解为透射波群和反射波群、对波群进行编号、获得该声源在该层介质中的反射波群表达式、获得多层介质剖面声学模型、计算每一层介质的波群时域响应；最终得到多层介质的声学反射时域响应的解析解。本发明解决了多层介质反射时域响应缺少解析解的难题，仅占用极少的计算资源就可以得到十层以上三次反射的声波时域响应，更契合声波在多层介质中反射的实际情况。