本发明公开了一种地震数据的海底多次波预测方法及装置，方法包括：根据地震数据建立水平层状介质模型，并提取得到各层介质的参数信息；根据各层介质的参数信息，确定一次波与海底多次波在各层介质中的射线传播信息，以分别计算得到对应一次波的第一旅行时和第一几何扩散量，以及对应海底多次波的第二旅行时和第二几何扩散量；根据第一旅行时、第一几何扩散量、第二旅行时以及第二几何扩散量，计算得到海底多次波的时间延迟量及振幅比；针对地震数据，利用海底多次波的时间延迟量及振幅比得到预测的海底多次波数据。利用水平层状介质模型，进行射线追踪，以确定海底多次波相对于一次波的时间延迟量与振幅比，来预测仅包含海底多次波的数据。