本发明涉及基于合成孔径的多阵元超声波声源三维成像方法及系统，其方法包括步骤：S1以第一预设距离为步长，标定多个与麦克风阵列平行的虚平面；S2选择其中一个虚平面，麦克风阵列成像仪在该虚平面上按预设轨迹移动第二预设距离；S3分别基于移动过程中的多个位置处麦克风阵列成像仪接收到的声源信号形成多个波束；S4基于形成的多个波束进行声源成像，并记录该虚平面成像热力图的最大值；S5重复步骤S2‑S4，直至完成所有虚平面成像热力图的最大值记录；S6比较所有虚平面成像热力图的最大值大小，选取最大数值对应的成像热力图作为声源三维成像图。本发明可在不增加超声波麦克风阵元的情况下，实现对声源信号的三维定位并提高信号信噪比和成像清晰度。