本发明涉及一种中长波双波段超透镜及其设计方法。超透镜包括基底，所述基底上设置有由多个长波红外超透镜单元组成的长波红外超透镜，所述长波红外超透镜单元结构为长方体结构；所述长波红外超透镜单元上部设置有中波红外超透镜单元组成的阵列，阵列为正方形矩阵结构。本发明通过紧凑型复合微纳结构，实现了大跨度光波段共聚焦成像，同时集成化程度高，可以实现多波段光波焦距的有效分离和精确控制；在长波光场调控时超透镜透过率高达78%，中波光场调控时超透镜透过率达到45%；本发明的设计方法简单易行，参数设计可调节范围广，特别适合于大规模的工业化生产设计。可广泛应用于光学红外制导技术中。