本发明涉及一种用于评估复杂多层热防护结构隔热性能的计算方法，本方法针对多层热防护结构，确定其初始参数，包括各层数、各层厚度、各层的热物性参数如密度、导热系数、比热容、吸热热源的方程、气隙厚度及热物性参数的变化关系式，建立多层热防护结构的微分方程组，给定热边界条件和层间连续条件，基于有限单元法划分单元，对微分方程组进行离散，计算热容矩阵、导热系数矩阵、热荷载矩阵，建立矩阵方程组；采用高斯‑赛德尔方法对矩阵方程组进行求解，获得多层热防护结构的节点温度和外壁面温度分布。本发明能够建立多层热防护结构传热计算模型，适用于不同复杂热环境下的多层热防护结构隔热性能评估。