本发明涉及一种激光无线能量传输系统全局效率优化控制方法，包括：对于集中式结构传能系统，根据激光器与光伏阵列的数学模型，构建传能链路效率评价函数，并设计介质传能效率评价函数的观测器进行优化，求解优化后的传能链路效率评价函数，得到集中式结构传能系统的效率最优工作点；对于分散结构传能系统，根据传能链路的形式，构建多链路传能系统综合效率评价函数，并设计分散结构传能系统的介质传能效率评价函数的观测器，结合分散结构传能系统中激光器、光伏阵列的效率特性，对使多链路传能系统综合效率评价函数最大化的优化问题求解，得到各激光器及光伏阵列对应的工作点。与现有技术相比，本发明能使激光能量传输系统达到全局效率最优。