本发明提供了一种基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，属于沥青混合料细观结构测试技术领域。该测试方法包括如下步骤：首先制备待测沥青混合料圆柱体试件；其次在中子成像系统控制软件操作界面观察旋转过程中试件的投影是否在转换屏和相机视场范围内；然后对沥青混合料试件进行层析成像试验；试验结束后关闭中子源，对试件进行重构，并输出断层图像；最后对中子断层图像进行增强处理和阈值分割，分别对图像中的集料、砂浆和空隙进行提取，确定沥青混合料的细观结构。本发明提出的基于中子成像的沥青混合料细观结构测试方法，为沥青混合料细观结构的测试提供了一种新的方法，是对现阶段沥青混合料细观结构测试方法的有益补充。