本发明涉及一种曲面电影投影系统，包括渲染面，投影屏，渲染真实场景的成像系统渲染模型，渲染所述成像系统渲染模型渲染的图像在所述渲染面上的投影的投影系统渲染模型，将所述投影系统渲染模型最终渲染的图像通过光学镜头投影到所述投影屏上的放映装置，所述投影屏为第一面或第一面的一部分，所述渲染面为第二面或第二面的一部分，所述第一面在所述第二面的沿观察者的眼睛到投影屏的视场方向的后方，从观察者的眼睛到所述渲染面的视场方向及角度与到所述投影屏的视场方向及角度一致，所述成像系统渲染模型与所述投影系统渲染模型光路可逆。本发明的曲面电影投影系统降低了渲染费用，同时还能让观众产生身临其境的感觉。