本发明公开了一种预测石炭系工区地层厚度的方法及装置，其中该方法包括：根据石炭系工区的钻井数据和测井数据，建立石炭系工区的多种地质模型；所述地质模型用于描述石炭系地层的上覆地层和下伏地层的种类和分布情况；对石炭系工区的多种地质模型进行地震正演模拟，得到与不同地质模型对应的地震正演记录；根据与不同地质模型对应的地震正演记录，对石炭系工区的多种地质模型进行有井约束地震反演，得到石炭系工区的反演剖面；根据石炭系工区的反演剖面，预测石炭系工区地层的厚度。本发明可准确预测石炭系工区地层的厚度，提升石炭系工区的钻探成功率和勘探规模。