本发明涉及一种高速铁路路基结构设计方法，包括确定高速铁路路基结构形式，确定路基面荷载分布形式；建立多层路基系统模型；建立单层土体应力应变关系解析解；提出考虑各层材料差异的路基应力与位移表达式；考虑路基填料应变与变形模量的非线性关系，构建基于迭代计算的路基结构设计方法；基于路基面动变形与基床底层动应变综合控制准则，优化路基结构。本发明的设计方法基于多层系统理论，能够更合理的表征路基基床各层结构在服役过程中的物理规律，经济有效的给出路基设计的最优结果，同时保证高铁路基设计的平稳性与高效性。