本发明提供一种非平稳微分加权叠加地震资料处理方法，该非平稳微分加权叠加地震资料处理方法包括：步骤1，对原始数据进行高斯滤波处理，以降低噪声对储层信号的影响；步骤2，对地震道进行滑动三点平滑处理；步骤3，对平滑后的数据计算偶数阶导数道，以凸显薄层和薄互层的高频信息；步骤4，对高阶导数道进行标准化处理和基于高斯窗的保幅处理，使得处理后的数据纵向具有较好的保幅性；步骤5，将原始数据、平滑数据以及高阶导数按照一定的权重叠加，得到最后的处理结果。该非平稳微分加权叠加地震资料处理方法可为后续的属性提取、油气藏识别和储层预测提供高质量的数据，从而提升薄层和薄互层油气藏的勘探开发能力。