本申请提供基于多目标优化算法的超声波时差法流量计算方法及系统，方法包括以下步骤：构建超声波时差法流量模型；采用布谷鸟多目标优化算法率定超声波流量模型中的最优解参数；输入最优解参数至构建的超声波时差法流量模型中，获取最优化超声波时差法流量模型；输入河道过水断面各分层局部流量实测值至最优化超声波时差法流量模型中，输出河道过水断面平均流量优化计算值。本申请能够实时准确地计算出河道过水断面平均流量；能够更快速地对流量模型参数进行率定；兼顾多目标效益；无需重复率定参数和调整模型结构；在数字孪生水文站、水文实时在线监测、水资源管理等领域有广泛的应用潜力。