本发明涉及一种仿生多级结构柔性应力、应变复合式传感器，其包括：由上而下依次排列并一体成型的用于应变感知的裂缝结构层、用于应力和应变多重感知的导电弹性海绵体、用于应力感知的凸包阵列结构层；其中，裂缝结构层在远离导电弹性海绵体的上表面具有平行裂纹阵列结构；凸包阵列结构层在远离多孔海绵弹性体的下表面具有规则凸包阵列结构；裂缝结构层上表面设有上电极；凸包阵列结构层设有下电极，上电极和下电极引出一条漆包导线。该传感器极大地提高了应变感知灵敏度；同时利用导电三维多孔结构在大应变时仍旧能保持工作状态从而提高了该复合传感器的工作范围。本发明的仿生多级结构应力、应变复合式传感器制备简单，成本低，适合批量化制造。