本发明提供一种多层结构孔洞缺陷的超声相控阵高效相位偏移成像方法，包括以下步骤：(1)将采集的多层结构的全矩阵数据通过三维快速傅里叶变换转换到频率波数域；(2)针对该多层结构中任一未遍历层，将多层结构的表面波场外推至该未遍历层的上界面，得到该未遍历层的波场信息；(3)根据得到的波场信息，在频率波数域内对该未遍历层进行聚焦成像；(4)重复步骤(2)和(3)，直至所有层遍历完毕，得到多层结构的成像结果。本发明的成像方法，仅采用叠加和二维傅里叶变换两种算子，不需要频域相位偏移中的互相关算子，大大降低了内存需求和计算复杂度，缩短了计算时间，提高了成像效率；且成像分辨率高。