本发明涉及一种纤维缠绕复合材料轴端部连接结构，包括复合材料轴身缠绕层、变截面金属预埋件、复合材料缠绕紧固层和端部法兰；变截面金属预埋件为圆形截面与多边形截面连续变化的环状金属构件，整体位于复合材料轴身缠绕层的端部内侧，复合材料轴身缠绕层采用长纤维连续缠绕工艺，在其芯轴和金属预埋件表面连续地按照设计角度进行缠绕成型；复合材料缠绕紧固层为设置于复合材料轴身缠绕层外部的大张力纤维缠绕紧固层，覆盖整个变截面金属预埋件区域；端部法兰设置于变截面金属预埋件的端部。本发明不仅能够保证复合材料轴身纤维的连续性，而且可实现扭矩、推力和拉力的良好传递，具有良好的连接强度、多种载荷传递功能和较高的工艺可现实性。