本发明提供了一种高精度区域对流层折射率三维反演方法，以国家气象局长期积累的探空气象数据为基础，建立适应我国试验任务区域的对流层折射率剖面模型，从而提高对流层折射率的三维反演精度，包括：以探空气象数据为基础，计算对流层折射率剖面；通过统计分析，建立各探空站点的对流层各高度折射率与地面参数之间的统计关系式；建立探空站点对流层不同高度折射率的反演模型；利用目标站点的地理位置信息、时间信息和地面气象信息驱动模型，采用双调和样条插值法，建立高精度折射率反演模型。因此，本发明可以使得反演精度进一步提高，并且针对区域内的任意一点进行反演效果都更好，驱动元素少，也使得本发明具有更强的推广性。