本发明提供了一种碳酸盐岩成岩环境演化史恢复方法，该方法包括：获取工区成岩环境演化史恢复用岩样；明确岩样中碳酸盐成岩矿物的期次及各期次碳酸盐岩成岩矿物的类型；对各期次的碳酸盐成岩矿物进行同位素测年获取其绝对年龄，进行团簇同位素测试获取其形成温度，进行地球化学分析获取其地球化学分析结果；获取工区埋藏史模型，结合各期次碳酸盐成岩矿物的绝对年龄获取其埋藏深度；基于各期次碳酸盐成岩矿物的绝对年龄、形成温度、埋藏深度及地球化学分析结果，确定各期次碳酸盐成岩矿物成岩环境；基于各期次碳酸盐成岩矿物的类型、成岩环境及绝对年龄，建立在绝对年龄坐标系下的碳酸盐成岩矿物类型‑成岩环境与绝对年龄的关系。