本发明公开了一种多阶衍射透镜的消色差方法及消色差多阶衍射透镜，首先根据初始多阶衍射透镜的环数和灰度阶数，设计光经过多阶衍射透镜后在焦点的光场强度的约束优化问题，使每一个波长处的聚焦光场一致，结合全局优化算法和搜索算法计算所述的约束优化问题的准全局最优解，然后进行平滑处理和梯度下降处理，得到实现消色差的多阶衍射透镜；本发明的消色差多阶衍射透镜每一环高度的灰度阶数分布的单元结构深宽比最大值不超过2:1。本发明实现了大尺寸宽光谱消色差平面透镜参数设计，将传统的消色差系统压缩为一个平面透镜，极大地降低了消色差成像系统的体积和成本，减小加工难度，提升了透镜性能，实现了宽光谱范围内的高质量消色差成像。