本发明提供一种复合浮力调节装置、自主式水下航行器及其控制方法，涉及水下航行器技术领域。复合浮力调节装置包括密封舱端盖、气密封舱、固定板、水密封舱、水舱压板、滤网、浮力调节机构和俯仰调节机构；气密封舱和水密封舱分别连接在固定板的相对两侧，密封舱端盖连接在气密封舱远离固定板的一端，水舱压板连接在水密封舱远离固定板的一端，滤网安装在水舱压板上；浮力调节机构安装在气密封舱和水密封舱中，俯仰调节机构安装在气密封舱中。该装置在结构上独立成段，集成了浮力调节和重心调功能，可在满足浮力调节的同时，利用剩余空间实现对俯仰角的控制，还可以提高空间利用率、简化安装步骤。