本发明公开了一种水声通信时变定时偏移迭代估计和补偿方法及装置。本发明通过迭代的方式生成本地同步信号，使其在到达时间和时变多普勒效应上，逐步与接收到的波形接近或达到一致。在迭代中，每次获得多个同步信号的定时偏移估计之后，通过样条插值法恢复出连续时间的定时偏移估计，进而对单载波调制符号进行定时补偿，获得符号速率采样率的接收波形之后，进行最小二乘信道估计及频域均衡器。本发明仅从重复出现的同步信号中恢复定时偏移，不需要借助符号判决反馈的信息，不需要逐符号更新均衡器系数，相对传统方法整体系统的计算复杂度更低。本发明的误符号率性能优于传统的平均多普勒补偿和自适应均衡器。