本发明提供一种激光非熔透焊接焊缝熔深无损检测方法，包括：根据熔深变化提取焊接过程中不同熔深对应的声音信号；对所述声音信号进行降噪处理；提取所述声音信号的相关特征；利用所述相关特征和焊接过程中对应的部分焊接工艺参数建立非熔透激光焊接焊缝熔深与所述相关特征和部分焊接工艺参数的数学预测模型；根据所述数学预测模型得到激光非熔透焊接焊缝不同位置的熔深，从而实现非熔透激光焊接焊缝熔深的实时无损检测。本发明相较于传统熔深检测手段，检测过程简单，提高检测效率，节约成本。可以根据实时获得的焊缝熔深，对激光熔焊的工艺参数进行调整，降低了因为熔深问题而引发的质量缺陷。