本发明公开了一种矢量水听器布放深度估计方法，所述方法包括：接收声源辐射的宽带声压和三分量质点振速的时域信号，处理时域信号获得x、y和z三个方向的声能流；利用x方向和y方向的声能流估计声源方位角并合成水平声能流；由z方向的声能流和水平声能流的比值估计出声源到达角；根据声源到达角估计值，结合声速剖面计算该到达角下不同矢量水听器深度对应的直达波与海底反射波的时延模板值；获得直达波与海底反射波的到达时延估计值；计算直达波与海底反射波的到达时延估计值与时延模板值的差值，将差值最小的时延模板值对应的深度作为矢量水听器布放深度估计值。