本发明涉及地球物理工程勘察技术领域，特别涉及一种合成孔径式浅层地震剖面勘探方法和系统。其中方法包括以下步骤：S1.将多个水听器等间距排列组成水听器阵，将一个换能器和一组水听器阵采用拖曳式放置在航行物上，在浅海的勘探区域设计出多条测线；S2.地震数据采集：包括采集激发参数和接收参数；换能器触发的脉冲形成多个等间距的炮点，航行物沿着多条测线依次航行至完成整个勘探区域的地震数据采集；S3.数据处理：所有测线数据进行去噪预处理，并对地震数据进行合成孔径成像处理，获得多个地震反射波叠加数据体，最后合成三维数据体。采用了大功率换能器和多水听器阵系统，通过成像技术，有效的改进了成像垂向和横向分辨率。