本发明公开了一种基于航天器振动试验声谱的结构故障模式诊断方法，包括在振动台上进行第一次低量级振动试验和高量级振动试验；然后再在振动台上进行第二次低量级振动试验；分别对第一次和第二次低量级试验的声谱、第一次低量级试验和高量级试验的声谱、高量级试验和第二次低量级试验的声谱进行对比，根据对比结果初步判断航天器结构是否发生故障，进一步再进行声谱数据的特征分析并与故障模式数据库案例对比，诊断航天器故障模式。本发明的结构故障模式诊断方法，实现航天器在振动试验中的结构故障模式诊断，提高振动试验技术水平。