本发明公开了一种多粒径组合支撑剂充填分段压裂的方法。所述方法包括：在水平井进行填砂分段压裂时，在压裂后期尾追多粒径组合支撑剂的携砂液，利用支撑剂充填封隔的方式进行分段；其中，所述多粒径组合支撑剂在搅拌均匀后紧密堆积，达到最大的堆积率，实现封堵的效果。本发明利用多种粒径支撑剂紧密堆积的方式解决了两段压裂之间距离短，储层压力低情况下传统充填方式封堵效果差的问题。本发明通过多粒径支撑剂组合的方式实现充填分段，成功率可达到100％。