本发明公开了一种薄层叠置河道水平井轨迹优化设计及控制的方法，包括以下步骤1)对目的层段的砂组展布特征进行描述；2)将得到的叠置砂组进行靶区砂体分期次剥离，得到各小层靶区砂体；3)计算各小层靶区砂体储层关键参数并优选开发靶区；4)利用深度域轨迹控制技术确定各开发靶区真实地质产状并设计水平井轨迹；5)结合钻井测录井信息，开展随钻递进反演，进一步提高靶区信息精度，调整水平井轨迹。本方法提高了水平井深度、地层产状及薄砂体预测的精度，提高了砂体和储层钻遇率，降低钻井风险，实现了河道砂岩气藏的高效开发。