本发明提供一种基于河流沉积相约束的三维地震正演模拟方法，包括以下步骤：生成目标研究区的三维岩相模型；三维岩相模型提供约束条件，将声测井曲线作为属性进行速度建模，生成目标研究区的三维层速度模型；从三维层速度模型中获取速度剖面，对该速度剖面用垂直入射褶积运算方法生成三维地震正演模拟数据体，在三维地震正演模拟数据体上进行褶积运算，得到地震正演剖面，用于地震分析和预测。本申请通过建立垂直入射正演地震模型，在露头结构和与测井、岩心相关的合成地震记录之间建立了联系，客观有效地反映不同沉积体系与储层结构的地震响应特征，还能灵活调整地震子波参数，便于研究沉积体系时空演变和储层岩性和物性变化的地震信号变化规律。