本发明公开了一种基于双能CT的岩心矿物识别及孔隙度分布联合表征方法，包括以下步骤：S1：射线源校准，获得射线源的衰减系数方程；S2：标准矿物标定，获得标准矿物的密度和有效原子序数；S3：对目标岩样饱和氮气后进行双能CT扫描；S4：对目标岩样抽真空后饱和氪气，然后进行低能CT扫描；S5：步骤S3和S4获得的图像进行位置配准和去噪处理；S6：联合计算像素点密度、有效原子序数、孔隙度分布；S7：聚类划分矿物类型；S8：判断孔隙空间连通性。本发明能够可在不升级CT仪器、不破坏岩心的条件下实现矿物识别及孔隙度分布联合表征；通过校正衰减系数的偏差值并考虑矿物内孔隙的存在，提高了密度和有效原子序数的计算精度以及矿物识别的准确性。