本发明公开了一种基于近似采样的稀疏信道估计方法及水声通信系统。该方法包括：发送端在水下发送单载波信号；接收端的水下换能器同时接收信号，信号处理装置解调至基带，得到单载波接收向量，然后构造观测矩阵，并初始化变量先验分布的参数和隐变量集合的值，在总迭代次数下，利用变分分布代替隐变量真实的后验分布，依次求解关于信道、超参数倒数和噪声方差倒数的满条件概率分布并基于吉布斯采样进行随机采样，使马尔科夫链最终收敛于平稳分布；达到总迭代次数时，根据设置的燃烧期的迭代次数计算信道的估计值，输出结果。本方法估计信道的精度更高，且利用变分分布代替真实后验分布求解满条件概率分布，有效克服了经典吉布斯采样方法的局限性。