本发明公开了一种微米尺度表面微结构超精密加工方法，以超精密数控机床作为加工平台、采用球形微铣刀为铣削刀具，在加工过程中通过改变进给速度和主轴转速以及刀具姿态来实现被加工零件的表面微结构加工。本发明在传统超精密铣削技术的基础上，以超精密数控机床作为加工平台，利用球头铣刀铣削过程中不可避免产生的切削残留构造表面微结构，利用铣削过程中进给速度和主轴转速等铣削参数以及刀具形状倾角共同作用下切削残留高度的变化，从而实现表面微结构定量加工。利用该方可以用实现微米级的表面微结构超精密加工，且具有操作简单、精度高，对设备精度依赖度较低的优点。