本发明公开了一种高温非平衡模型的双原子气体热物性计算方法及数据库生成方法。首先根据振动‑转动耦合能量在转动和振动间分配假设，电子、振动、转动模态上能级分布概率分别符合玻尔兹曼分布假设，建立高温非平衡气体模型；然后根据振动、转动能之和小于分子最小离解能准则，确定分子振动和转动能级范围；最后根据高温非平衡气体模型及分子振动能级和转动能级范围，导出包含单一温度变量的非平衡双原子气体比热计算式。基于非平衡双原子气体比热计算式，结合分段线性插值和分段二次插值方法，构建高温非平衡双原子气体热物性数据库。本发明能够支撑三、四温模型的工程应用探索，对计算空气动力学技术领域的研究具有重要指导意义。