本发明公开了一种激光光束像散补偿方法及激光加工系统，通过在激光加工系统的外光路中加入像散补偿装置，激光光束经过像散补偿装置后，产生像散；调节像散补偿装置中的光学元件的旋转角度，改变像散补偿装置产生像散的大小和方向，使像散补偿装置产生的像散与原激光加工系统的像散大小相等、方向相反，对整个激光加工系统的像散进行反向补偿。本发明可以减小最终到达加工台面的激光光束的像散，使聚焦及离焦光斑均为一个圆形光斑，在离焦状态下进行激光加工时任意方向的划线宽度和深度一致性提高，消除激光光束的像散问题可以显著提高激光加工质量，提升加工效果，提高良率，降低加工成本。