本发明提供一种采用多角度直方图信息进行非均匀温度分布重建的方法。包括以下步骤：在被测温度区域周围的水平、垂直、左对角线和右对角线四个方向上布置多条测量路径，并依次获得每个方向每条路径上的直方图信息，组成四个直方图矩阵；利用逻辑判断及遍历的算法将四个直方图矩阵进行组合，生成一个包含多角度直方图全部信息的概率矩阵；通过分析概率矩阵重建温度矩阵，最终实现二维温度分布重建。本发明的效果是在测量角度受限的情况下，利用有限角度的测量数据实现非均匀温度场的分布重建，该方法可以在保证重建质量的同时，有效降低计算的复杂度，简单易用，具有广泛的应用前景。