本发明公开了一种同时提高硅藻中高价值天然产物含量和/或产率的方法及其应用。该方法包括如下步骤：S1、种子液培养：将硅藻接种至种子液培养基中，光照培养至对数生长期，得到硅藻种子液；S2、兼养培养：将步骤S1得到的硅藻种子液接种至含有木质素磺酸钙的发酵培养基进行兼养培养，以提高硅藻中高价值天然产物的含量和/或产率；其中，所述的高价值天然产物为岩藻黄素、二十碳五烯酸和金藻昆布多糖中的至少一种。采用本发明中的方法既能够显著促进硅藻细胞生长又可以同时提高硅藻中三种高价值天然产物的含量和/或产率，因此可将该方法运用到硅藻培养及规模化生产高价值天然产物方面。