本发明涉及一种光学系统自由曲面面形公差分布的分析方法，包括以下步骤：建立一自由曲面成像光学系统；在所述自由曲面成像光学系统中选取多个视场，分别设定每一个视场波像差的最大容限和最小容限，并选定所述自由曲面成像光学系统中任一个自由曲面；建立一孤点跳离模型，在每一个视场下，将跳离的孤点依次施加在选定的自由曲面不同位置处；根据设定的波像差的最大容限和最小容限反解出每一个视场对应的局部面形误差极值；对所述选取的多个视场的自由曲面局部面形公差分布进行整合，得到所述自由曲面的面形公差分布。