本发明公开了一种基于向量场的复合材料结构优化设计方法及设备，属于复合材料结构设计领域。该方法包括：在结构设计域内设置系列离散设计点并定义设计点的权重系数，将设计域划分为若干个单元，定义每个单元中心点处的向量；根据设计点坐标和单元中心点坐标计算线性无关向量场，结合设计点权重系数计算单元中心点向量和单元中心点纤维角度；定义复合材料结构优化设计问题中的设计变量、设计目标和设计约束；进行有限元分析，建立各单元刚度矩阵和整体刚度矩阵，求解位移场；计算目标函数对设计变量的灵敏度；更新设计变量，重复上述步骤直到满足优化终止条件。本发明可保证纤维角度的空间连续性，减少设计变量，提高优化效率。