本发明涉及一种基于波前非线性调制的电磁矢量高分辨成像方法，方法包括：S1、在天线系统的一侧放置波前非线性调制系统；S2、标定测量波前非线性调制系统在不同状态下的等效频率响应；S3、已知脉冲信号由目标反射后，经过波前非线性调制系统后，被接收天线在对应的观测点接收，得到回波信号；S4、若状态索引大于波前非线性调制系统的状态总数，则执行S5，反之，更新索引，并回到S3；S5、将所有回波信号，结合已知脉冲信号和等效频率响应，进行目标反演，得到各个目标的雷达反射截面积，得到各个目标的位置图像。与现有技术相比，本发明具有提高角度分辨率，降低天线尺寸要求等优点。