本发明公开一种泥页岩孔隙表面粗糙度分析、建模方法及系统，其方法制备泥页岩样品、获取泥页岩样品新鲜断面照片、拼接大面积页岩断面照片、对孔隙形貌照片进行粗糙度分析、获取孔隙结构相关参数以及建立孔隙分子模型；本发明基于高分辨率、大视域面积扫描电镜照片，能够快速对纳米级‑微米级有机质孔隙和粘土矿物孔隙进行粗糙度分析和孔隙结构鉴定，识别精度高，实现了对人为选点因素的影响调低，且基于泥页岩样品孔隙表面粗糙度和孔隙结构特征，建立了较为符合泥页岩实际孔隙特征的分子结构模型，该模型能够真实反应泥页岩内部孔隙结构组构，为后期的利用该模型进行科学分析研究提供了更为可靠的模型。