本发明涉及地球物理电磁勘探技术领域，提供了一种带垂直磁场参考道的城市人工源电磁勘探方法。包括：获取同一观测点的观测信号和噪声参考道信号，其中，所述观测信号为电场水平分量或磁场水平分量，所述噪声参考道信号为磁场垂直分量；获取观测信号和噪声参考道信号的时频谱，并进行相似性比对，筛选相似时频单元；对相似时频单元中的噪声参考道信号进行统计分析，确定噪声能量高于设定阈值的时频单元，剔除所述观测信号中相应位置的时频单元，并重构观测信号的时域信号；基于最小二乘反演去噪方法，对观测信号进行信噪分离。本发明中噪声参考道的观测不受周围环境影响，实施方便，且能够实现有效的信噪分离。