本发明提供一种非球面光学元件的加工方法，属于非球面元件加工领域，包括预抛光阶段和平滑阶段，在预抛光阶段和平滑阶段采用不相同的路径类型进行协同加工，在预抛光阶段采用希尔伯特路径方法进行预抛光，在平滑阶段使用集成NURBS的Gosper路径进行平滑处理，所述希尔伯特路径方法和集成NURBS的Gosper路径用于分别在预抛光阶段和平滑阶段去除不同频段范围、不同分布范围的中频误差。本发明结合了NURBS在灵活形状控制方面的优势和Gosper曲线复杂的覆盖能力，显著减少MSF误差，并在非球面光学元件上实现了更优质的表面。