本发明公开了一种水声相关包络差分时延估计方法，涉及水声时延估计领域，解决了传统相关时延估计精度低、运算量大的弊端，其技术方案要点是包括有：采集初始信号；对初始信号分别经过设定的第一差分时延及第二差分时延，获得第一差分时延信号和第二差分时延信号；将第一差分时延信号和第二差分时延信号分别与参考信号做相关计算，以分别得到第一自相关函数及第二自相关函数；分别求取获得第一自相关函数及第二自相关函数中信号的包络，并计算获取差分相关函数包络；通过检测零点完成过零检测，求取输出时延，本发明的一种水声相关包络差分时延估计方法，能够避免相关峰起伏带来的影响，提高时延估计精度，降低运算量。