本发明涉及加热不燃烧卷烟生产领域，具体而言，涉及一种加热不燃烧卷烟叶组配方设计方法及其应用。该加热不燃烧卷烟叶组配方设计方法包括以下步骤：对喷洒发烟剂后的烟草原料在加热条件下通过感官质量评价进行初选；初选烟草原料通过热分析技术和热裂解‑气质联用技术进行复选；复选烟草原料通过混料均匀实验设计进行配方均匀实验，在感官质量与各原料组分配比之间建立数学模型，确定最优配方；按照最优叶组配方制备加热不燃烧卷烟，在加热条件下进行感官质量评价验证最优叶组配方的合理性。其能够科学合理地设计加热不燃烧卷烟的最优叶组配方，避免主观经验缺陷。