本发明涉及超精密加工技术领域，公开了一种微结构阵列复合加工方法，包括如下步骤：S1：对测量系统进行标定，测量系统包括接触式测量、白光干涉测量以及断层扫描三种测量方法；S2：分析待加工件并利用测量系统测量辅助调平与对刀，依据分析测量结果选择合适的加工方法对工件进行一次加工；S3：利用测量系统对加工后的工件进行测量，依据测量结果进行补偿加工至达到加工要求。本发明集成加工部分和测量部分，通过在加工过程中融入多种测量以辅助完成对刀，以及工件的高精度定位和调平，并实现对加工微结构阵列的实时监控，评价加工精度及加工质量并指导加工，形成闭环系统，有效地保证了加工精度的同时，提高了加工效率。