本发明公开了一种浅埋高压空压储能洞室复合仿生结构，包括从内至外依次同轴设置的钢密封层和混凝土衬砌；混凝土衬砌包括沿周向均匀布设的N个弧形混凝土管片；相邻两个弧形混凝土管片之间均设置有伸缩缝；每个弧形混凝土管片的内壁面与钢密封层之间形成M个仿生链接扣，每个仿生链接扣的纵截面均呈椭圆形。本发明在空压储能电站的充气储能过程中，钢密封层内压力大于地应力，且钢密封层温升膨胀，预制伸缩缝能消除混凝土衬砌拉伸变形；在电站放气发电过程中，钢密封层内压力小于地应力，由于钢密封层预先与混凝土衬砌采用仿生设计链接，钢密封层和混凝土衬砌不会脱离，进而防止潜在高压外水入渗导致密封钢层变形。