本发明公开了一种多功能微纳结构色薄膜生产设备及工作方法，包括：放卷装置，对塑料薄膜进行放卷；牵引装置，将塑料薄膜牵引向前输送；凹版印刷装置，对塑料薄膜进行图文印刷；第一烘箱加热系统，对塑料薄膜进行印刷油墨干燥；刮刀涂布装置，在塑料薄膜表面涂布树脂层；第二烘箱加热系统，对塑料薄膜进行树脂层干燥；微纳结构压印装置，进行微纳结构图案压印；冷却装置，对塑料薄膜进行冷却；收卷装置，对塑料薄膜进行收卷；过桥导辊，引导薄膜走料；其中，凹版印刷装置和微纳结构压印装置实现印刷图文与微纳结构图文套印。采用本发明可以实现微纳结构色薄膜的生产，可以完全不使用油墨印刷或极少量的环保水墨印刷。