随着能源需求的不断增长，古生界及以下深部地层的找油找气工作成为持续增产的新出路，乌恰-阿图什构造带是塔里木油气勘探的重点区块之一。该区域地下结构复杂，且受地形、地表条件等诸多因素的影响，致使地震资料深部的分辨能力有限。时频电磁法具有勘探深度大、高信噪比、不受地表条件影响等优势。笔者探讨了带约束的时频电磁法在该区域晚古生界油气勘探的适用性。选取了该区域内采集的时频电磁数据，依据电测井资料明确了电性标志层、构建约束模型后反演获得了电阻率及极化率剖面，依据上述剖面绘制了晚古生界地层展布等值线及顶面构造图。而后使用极化率剖面作为参考，明确了一个油气有利区。结果表明，乌恰-阿图什构造带受到基底卷入断裂F1的控制，在断裂两侧发育分别具有逆冲叠瓦与深部垂向堆垛的构造特征。晚古生界顶界面以F1为界，具有北西高、南东低的分布特征。在F1下盘5.42 km深度发现了一高极化率异常，判定为有利区，在后续的钻井资料中得到了验证。