本发明提供了一种大跨度穹顶式桁架结构及其施工方法，其中大跨度穹顶式桁架结构包括顶部设有顶口的穹顶主体和设置在顶部顶口处的桁架顶，桁架顶的边缘与穹顶主体的顶口边缘相连接；穹顶主体为钢桁架结构，包括若干根沿经线方向弯曲的主桁架柱以及沿纬线方向连接主桁架柱的桁架环梁，其中桁架环梁有若干圈，沿经线方向间隔排布。本发明的穹顶式桁架结构所用钢管数量相对较少，结构更加稳固和美观，后期维护成本低。另外，本发明的穹顶式桁架结构的施工方法步骤简单，易于施工，有助于提升施工效率，降低高空作业的安全风险。