本发明公开了一种集束线及其三维设计模型构建方法，集束线包括多个集束线线芯，集束线外具有包覆物，具有多级线束分支，在分支中心轴线分叉点还设置有回折部；构建方法包括：选定多芯线模型的构建形式，构建多芯集束线的初始模型；根据集束线的制造工艺参数求解各分支线束的直径信息和物理属性信息，构建集束线中心轴线的空间曲线模型；基于上述信息构建集束线的能量函数模型，求解集束线中心轴线的空间曲线初始模型函数，并基于集束线的直径信息在三维空间软件中构建集束线的三维设计模型。本发明旨在解决传统方案中，未考虑线束制造工艺与线束的实际物理属性造成的线束三维设计模型真实度低、设计质量差的问题。