本发明涉及地震勘探技术领域，尤其涉及一种多次波发育区地震数据保真速度分析方法。该方法包括：将原始地震数据进行预处理，得到叠前共中心点CMP道集；进行随机噪音压制处理，得到高信噪比CMP道集；进行FK滤波压制相干噪音进行空间预测误差滤波压制随机噪音；进行时频分析，进行速度分析，得到网格基础上的一轮速度分析结果；进行与速度分析网格对应的目标线叠前时间偏移，进行反动校正；输出保真偏移速度场。本发明提供的多次波发育区地震数据保真速度分析方法，速度分析道集处理中多次波压制理念和策略的新颖性，循环迭代中的网格加密方法在实际地震数据速度分析中已取得良好的应用效果。