本发明涉及光学测量技术领域，具体涉及一种阵列结构光学元件的面形误差测量方法。用于解决阵列结构光学元件面形的测量和评价问题。本发明采用方法步骤为：1）利用三维表面形貌检测装置对阵列结构光学元件进行检测，获得阵列结构光学元件表面形貌点云数据；2)将测量得到的阵列结构光学元件表面形貌点云数据通过六维自由度的平移旋转，使之与理论设计形状最佳匹配；3）采用最邻近插值算法，使匹配后的测量数据与理论数据的横向坐标完全匹配，然后对纵向坐标进行点对点相减，使之与理论设计形状最佳匹配，即可获得该被测阵列光学元件的面形误差。