本发明涉及石油天然气开发领域，具体涉及一种页岩油储层非均质性的综合评价方法。包括以下步骤：将目标储层段划分若干单元，每个单元选取多个井下岩心并编号，将井下岩心加工成实验所需尺寸后进行干燥并称重，测量岩样的物性参数、杨氏模量以及矿物成分，利用矿物成分获得岩石力学参数；本发明能够综合考虑影响储层非均质性的储层物性、岩石力学、天然裂缝等因素，实现了储层纵横向以及三维非均质性定量评价，首次将天然裂缝复杂程度来评价储层非均质性，提高了评价的准确性与实用性，避免了仅通过单一评价指标来评价的不科学性。