本实用新型公开了一种基于多个光纤输出激光模块的匀光光学系统及加工头，包括多个光纤输出激光模块、成像透镜和分光部件；所述多个光纤输出激光模块的光纤输出端面按一定规律在一个平面中排列；所述成像透镜包括至少一片透镜，位于激光模块的光纤输出端面发光方向的输出光路上；所述分光部件包括至少一个空间角度或位置分光器件，这些分光器件各自独立的或者位于成像透镜之前，或者位于成像透镜之后，或者位于成像透镜诸透镜之间；本实用新型采用多个小功率的激光模块，直接通过光学系统进行整形和匀光，避免了采用大功率激光器，因而回避了现有技术中的合束器的问题，降低了成本，提高了可靠性。