本发明公开了一种海水空间温度剖面的重构方法及系统，所述方法包括：对预先建立的历史数据集中的温度剖面数据进行主成分分析，得到平均温度剖面和经验正交函数；选取若干个深度值，根据选定深度值的温度剖面数据，结合平均温度剖面和经验正交函数，计算得到K阶经验正交函数的系数；根据K阶经验正交函数的系数，结合经验正交函数对历史数据集中的温度剖面数据进行重构，根据平均均方根误差最小原则选取最优拖曳测量深度值；在最优拖曳测量深度值的测线上进行拖曳测量，获取该深度值的温度剖面测量值；由温度剖面测量值，结合经验正交函数，得到温度剖面空间分布。本发明的方法所用设备简单、测量成本较低、空间测量效率较高。