本发明公开了一种黑臭水体底泥污染物溯源识别方法，涉及环境科学领域；包括样品采集模块，所述样品采集模块用于采集样本，所述样品采集模块包括多个不同三维空间位置布置的水样采集装置以及多个不同的水底淤泥采集装置；成分分析模块，所述成分分析模块用于分析样本成分，所述成分分析模块由多种传感器和检测仪组成。本发明采用样本采集装置对水体和水底淤泥进行样本采集，在此基础上，利用成分分析模块进行成分分析，然后对样本的黑臭程度分析，最终采用二者结合的形式进行判定和溯源，从而提高了溯源效率，缩短溯源周期，并且进行判定和溯源采用产物的检测配合反向溯源的形式，从而能加溯源的精度。