本发明公开了一种大菲涅尔数自由曲面镜激光谐振腔的设计方法及谐振腔，属于激光领域，方法包括：S1，设置初始自由曲面面型并进行多维变换，S2，将裸腔情况下最大单模功率因子对应面型设置为下次迭代的初始自由面型；S3，重复执行S1‑S2，并将最后一次执行S2时得到的最大单模功率因子对应的面型设置为全局最优自由曲面面型；S4，计算含增益模型情况下全局最优自由曲面面型的激光模式和输出功率；S5，调整光束质量控制因子，并将全局最优自由曲面面型设置为下次迭代的初始自由曲面面型；S6，重复执行S1‑S5，直至最后一次执行S4时得到的激光模式和输出功率满足预期目标。在全方面考虑光束质量评价方式的同时，提高计算效率和准确率。