本发明提供了一种具有热变形补偿功能的复合隔热结构，解决现有发动机燃烧室及喷管外壁包覆的隔热层，易产生热防护失效，甚至隔热层结构破坏的问题。该复合隔热结构包括依次搭接的多个隔热主体；相邻两个隔热主体相接端面上均设有搭接凸台，两个隔热主体通过相邻搭接凸台相接，相邻搭接凸台的搭接长度大于隔热主体与被防护件热变形之差的最大值；每个隔热主体包括由内向外依次叠放的内支撑层、N个吸/隔热复合层和1个外支撑层，N为大于等于1的整数；每个吸/隔热复合层包括由内向外依次叠放的隔热层、烧蚀防热层和吸热层，相邻隔热主体之间具有热变形补偿能力，可以防止因隔热主体与被防护件之间的热变形不同，导致被防护件高温表面裸露。