本发明提出一种薄壁结构热气动弹性动响应分析方法，根据薄壁结构和边界条件，将薄壁结构离散为七个自由度壳单元，将加肋离散为七个自由度梁单元，建立薄壁的有限元模型，得到结构有限元网格；将薄壁结构温度场施加到结构有限元网格上，对有限元模型进行线性颤振分析，得到每个减缩频率k对应的非定常气动力矩阵Qk，拟合出非定常气动力矩阵的时域表达式；对得到的非定常气动力矩阵的时域表达式进行迭代计算，进行薄壁的非线性瞬态响应分析，得到薄壁结构非线性热气动弹性动响应。本发明的方法可以解决复杂薄壁结构的非线性热气动弹性动响应的计算问题。