本发明提供一种复合保温墙体结构及其施工方法，复合保温墙体结构，包括：墙板主体；第一保温板和第二保温板；所述第一保温板和第二保温板间隔设置于所述外板主体的外侧；且所述第二保温板的厚度大于所述第一保温板；外饰面板，所述外饰面板设置于所述第一保温板和所述第二保温板的外侧；所述第一保温板、所述第二保温板和所述外饰面板之间形成空腔。本发明提供的复合保温墙体结构及其施工方法，通过第一保温板、第二保温板和外饰面板之间形成的空腔，有助于夏季房屋的散热，加强了复合保温墙体结构的进风和排风效率，并能够及时排出内部的水蒸气，延长建材的使用寿命。