本发明属于超精密加工领域，具体涉及一种薄壁复杂结构单晶金刚石惯导器件的超精密加工方法，包括以下步骤：(1)单晶金刚石双面抛光；(2)五轴联动皮秒和飞秒激光复合加工惯导器件形貌结构；(3)惯导器件整体浸入抛光液中进行化学机械抛光。本发明首先通过双面抛光，获得高精度的器件基体；其次通过皮秒和飞秒激光复合刻蚀，实现器件复杂结构的高精高效加工；最后结合超声、加热、电磁等复合能场对将刻蚀好的单晶金刚石惯导器件整体化学机械抛光，完成工件的超精密加工。本发明的复合加工方式，解决了传统的硅和石英惯导器件性制导精度低及单晶金刚石复杂结构器件加工困难，加工表面损伤层大、整体质量差的问题。