本发明公开一种非球面光学元件分区加工方法，属于先进光学制造领域，首先将非球面光学元件划分为合理的n个区间，然后建立各区间内的目标优化函数以及区内的不吻合度优化函数，得到各个区间的平滑盘的曲率半径、平滑行距、平滑盘直径的优化模型，最后采用双层优化模型的嵌套式蚁群算法进行优化，结果发现分区后总的不吻合度显著降低，各区内的不吻合度也得到有效降低。本发明为平滑工具的设计以及工艺参数的选择提供了理论依据，提高了非球面光学元件加工工艺的平滑质量和平滑效率。