本发明公开了一种基于介质频散差异的电磁波探测方法及装置，该方法具体为：对可能存在于地下的目标及其相邻媒质进行地面的电参数测试，分析目标和相邻媒质的频散变化规律，找出两者频散差异最大的频段作为电磁波的发射频率范围；在发射频率范围内向探测目标发射电磁波，并接收探测目标的回波信号；依据不同频率的电磁波信号和回波信号计算探测目标的介电常数，建立频散特性曲线，通过频散特性曲线匹配实现目标识别，并选取发射频率范围内的最高频率对应的回波信号进行反演成像得到探测目标的形状。本发明根据不同介质在不同电磁波频率作用下的差异，识别介质本体的物理特性信息，达到无损探测的目的。