本发明提供一种基于单一组分吸收光谱的多组分浓度分布的估计方法，该方法以燃烧的数值仿真结果为基础，结合神经网络算法，获得一个从穿过待测区域的多条激光路径上单一组分的吸收谱信息到该区域待测组分浓度分布的网络模型，从而根据燃烧过程单一组分在多角度下的激光吸收光谱信息估计其余组分在被测区域的浓度分布。本发明的效果是在吸收信息有限的情况下，利用单一组分在多角度下的吸收谱信息实现对待测区域中多组分浓度分布的估计，有效减少了测量时的数据量和计算量，可以根据一种易测组分的吸收谱信息估计燃烧场中其余组分的浓度分布，避免了有些气体分子吸收谱信息获取困难导致信息缺失的问题，具有广阔的应用前景。