本发明提供一种基于非线性超声混频与高次谐波相控阵的缺陷成像方法，属于超声无损检测技术领域，所述方法包括：通过超声相控阵中各个阵元，激励横波信号与纵波信号；通过各个阵元接收非线性信号，组成全矩阵数据；通过变分模态分解，获取差频横波信号对应的第一矩阵数据、和频横波信号对应的第二矩阵数据以及纵波的高次谐波信号对应的第三矩阵数据；进而获取差频横波信号对应的第一缺陷成像数据、和频横波信号对应的第二缺陷成像数据以及纵波的高次谐波信号对应的第三缺陷成像数据；基于第一缺陷成像数据、第二缺陷成像数据和第三缺陷成像数据，获取缺陷检测结果。通过对不同非线性信号成像结果排列组合，能够精确地检测材料的各种微小缺陷。