本发明公开了一种基于超声成像估计体内热源分布的方法及装置，属于医学图像处理领域。本发明的方法为采集活体中的数字超声图像序列，进行多线程划分、图像配准、热应变成像和基于空间相关性对热应变图像去噪，基于曲面函数拟合热应变图像中的热源位置，并据此校正热应变分布和补偿各线程的起始应变值。随后，通过时域有限差分方法实现由热应变图像序列对热源分布的估计。对采用相同加热方案的不同热疗过程，实现对组织中热应变和温度场分布的实时预测。本发明不需要借助侵入式监控设备，可有效地估计组织中热源的空间分布，并以此预测热应变和温度分布，可为临床热疗提供重要的量效评估手段。