本发明公开了一种三维实体结构拓扑优化方法及系统，通过采用三维CAD软件建立三维实体结构的结构模型，将结构模型导入有限元分析软件中，建立有限元模型并确定优化区域，将优化区域存储在优化区域单元；利用功能截面分解法对三维实体结构进行拓扑优化降维，得到若干组二维功能截面；对若干组二维功能截面进行拓扑优化，得到各功能截面的优化结果；通过分组匹配确定各截面的优化结果的对应关系，采用三维CAD软件中的扫掠法进行曲面重构，得到三维重构模型；根据工艺约束条件对三维重构模型进行尺寸优化，得到优化后的三维模型。本发明能够提高大型、复杂结构的拓扑优化效率，且能够增强拓扑优化结果的可读性。