本发明公开了一种多层膜片全自动折叠设备及其控制方法。所述折叠设备设于切膜机的下游，包括设备主框架内部的折叠机构和堆垛位组件；折叠机构包括捋平滚筒组件、中间片牵引组件、检测光电、膜片来料牵引组件；膜片来料牵引组件设于所述中间片牵引组件下方，往复地执行夹持、正向牵引、翻转和反向牵引膜片来料的操作；中间片牵引组件往复地执行夹持、正向牵引中间片来料；捋平滚筒组件往复地执行捋平折叠片；堆垛夹持组件夹持捋平的膜片至所述堆垛位；检测光电设于所述真空吸附平台上方，接收来料的位置信号。本发明可满足3P/min的较高节拍生产要求，折叠整齐度较高且对膜片损伤较小，既满足了生产效率又提高了自动化生产产品的质量。