本发明提供了一种地震全波形反演方法及装置，涉及地震勘探的技术领域，包括：先获取单炮地震数据，并基于单炮地震数据生成初始物性参数模型；根据单炮地震数据和基于预设正演模拟神经网络的正演过程来对初始物性参数模型进行更新，得到目标物性参数模型；其中，预设正演模拟神经网络为基于物理约束的神经网络。本发明通过物理约束的参与可以模拟地震波的传播规律，并使预设正演模拟神经网络成为适用于复杂介质及地表情况的神经网络，该预设正演模拟神经网络可以避免网格规则剖分在复杂介质及地表情况下带来的精度损失。地震全波形反演过程中的正演过程是通过预设正演模拟神经网络完成的，能够提高地震全波形反演的计算效率和精度。