本发明提出一种非共线非线性超声无损检测方法，属于超声无损检测技术领域，包括：步骤一、选择波束混叠模态；步骤二、测量待测试样声速，选择楔块；步骤三、选定待测区域、发射探头和接收探头位置；步骤四、搭建实验系统；步骤五、同时激励发射探头并保存接收探头采集的数据；步骤六、单独激励发射探头并保存接收探头采集的数据等步骤。本发明通过在待测试样的一侧布置两个发射探头，根据需求在待测试样的同侧或对侧布置接收探头的发射与接收非共线的方式，解决了共线穿透式非线性方法需要粘接发射晶片，且不能进行同侧检测的问题，并解决了非缺陷非线性易对检测结果造成混淆的问题。