目的分析女性不孕症患者使用经阴道三维超声（3D-TVS）联合宫腔水造影（SIS）诊断宫腔病变的效果。方法于2020年7月至2023年6月，选取60例疑似不孕症女性患者，均进行经阴道二维超声（2D-TVS）、3D-TVS、3D-TVS联合SIS检查，金标准参考宫腔镜检查或病理结果，分析2D-TVS、3D-TVS、3D-TVS联合SIS检查不孕症患者的宫腔病变诊断效能。结果在60例不孕症宫腔病变患者中，2D-TVS总检出率为53.33%（32/60）；3D-TVS总检出率为81.67%（49/60）；3D-TVS联合SIS总检出率为95.00%（57/60）高于2D-TVS、3D-TVS总检出率（P<0.05）；在三组疾病检查中，2D-TVS、3D-TVS和3D-TVS联合SIS诊断子宫内膜息肉灵敏度与准确度存在差异，诊断宫腔粘连的灵敏度存在差异，诊断子宫黏膜下肌瘤准确度存在差异（P<0.05）；而在宫内膜息肉（特异度、准确度）、子宫粘连（特异度、准确度）、子宫黏膜下肌瘤（灵敏度、特异度）诊断中虽无统计学意义（P>0.05），但3D-TVS联合SIS检查均高于2D-TVS、3D-TVS单一检查。结论3D-TVS联合SIS诊断女性不孕症患者效果显著，其诊断效能显著优于单一检查，可为临床早期诊治工作的开展提供有效参考。