本发明涉及一种基于时频域能量自适应加权的地震信号分辨率增强方法，其包括以下步骤：1)输入三维叠后地震数据体；2)利用广义S变换对三维叠后地震数据体的逐道地震信号计算时频分布，并计算时频谱的振幅及其瞬时谱振幅的包络；3)计算用于瞬时谱自适应加权的参考瞬时谱函数；4)利用参考瞬时谱函数计算地震信号的瞬时谱自适应加权系数；5)利用瞬时谱自加权系数对地震信号的瞬时谱进行加权处理，形成地震分辨率增强后的新的三维叠后数据体，即得到地震分辨率增强的地震信号。本发明可以广泛应用于石油地震勘探数据处理与解释中。