本发明公开了一种复合柔性页岩分子模型及其构建方法，涉及油气开采领域，包括如下步骤：S1：测定待构建样品的无机矿物组成以及干酪根成熟度；S2：根据无机矿物组成构建主要矿物颗粒分子模型，根据干酪根成熟度构建干酪根分子模型；S3：根据矿物颗粒分子模型和干酪根分子模型计算不同无机矿物分别与干酪根不同官能团成键反应的反应能；S4：基于模拟退火分子动力学法模拟S3中的反应能最小的成键反应，构建柔性页岩分子模型；S5：基于模拟退火分子动力学法根据柔性页岩分子模型和待构建样品的孔隙度构建得到复合柔性页岩分子模型。本发明通过构建方法构建的复合柔性页岩分子模型，能够帮助对页岩油气赋存量和流动性进行准确的预估。