本发明实施例提供一种列车ATO目标运行速度曲线优化方法及装置，包括：计算列车行驶在线路中当前区间的多个性能指标，根据所述多个性能指标构建对所述列车的目标运行速度曲线进行优化的目标函数；根据所述线路的限速信息和所述列车在当前区间的运行时间，确定所述目标函数的约束条件；基于差分进化算法根据所述约束条件对所述目标函数进行求解，获取所述列车的目标运行速度曲线。本发明实施例一方面使用多个性能指标构建对列车的目标运行速度曲线进行优化的目标函数，使得对列车速度曲线优化更加准确；另外基于差分进化算法对运行曲线优化问题进行求解，无须使用机率分布产生下一代解成员，解决了遗传算法容易陷入局部最优和收敛速度慢的问题。