本发明提供一种用于变截面薄壁铸件的铸造浇注系统的设计方法，包括：根据铸件结构建立三维模型，计算铸件沿充型方向不同位置的截面积，并作出沿充型方向铸件截面积变化曲线；根据铸件结构，计算浇注系统内浇道截面积；根据铸件材料，选择浇注系统类型，并确定浇注系统直浇道、横浇道和内浇道的截面积比例关系，建立初始浇注系统三维模型；计算铸件和初始浇注系统沿充型方向的截面积变化曲线；采用浇注系统截面积补偿方法，对初始浇注系统三维模型进行改进设计，并建立改进浇注系统三维模型，从而得到用于变截面薄壁铸件的铸造浇注系统。本发明可以实现铸件和浇注系统沿充型方向的整体截面积基本保持不变，保证金属液充型的平稳。