本发明公开了一种非透明试件三维裂纹扩展过程的综合反演方法，涉及岩石断裂力学监测技术领域。其通过力学试验机对非透明材料制备的含有预制裂纹试件进行加载，一方面在预制有裂纹的非透明试件上布设声发射传感器，对预制有裂纹的非透明试件加载过程进行声发射监测，提取声发射事件的时空分布特征，以此获得不同时刻或阶段试件内部破坏和断裂情况；另一方面对加载结束后的试件进行CT扫描，依据CT扫描数据，通过CT三维重构得到破坏后试件内部裂纹的空间形态；两者对比分析，反演裂纹扩展过程。本发明可以直观揭示试件内部裂纹动态扩展过程，为研究岩石裂纹破裂机理及扩展规律，预防和解决岩体工程灾害提供有益参考。