本发明公开一种用于激光光束整形的自由曲面构建方法，包括：将准直激光光束进行等能量划分，将目标平面进行等面积划分，构建准直激光光束和目标平面之间的对应关系；在自由曲面反射镜上定义一个初始点P_1,1，沿纵向方向迭代计算下一个数据采样点P_2,1位置；获取纵向曲线数据采样点P_i+1,1的递推表达式和在横向方向数据采样点P_1,j+1的递推表达式，计算自由曲面双向初始曲线数据采样点的位置；获取自由曲面数据采样点P_2,j+1位置；计算数据采样点P_i,j+1位置，算出组成自由曲面所有数据采样点位置；将所有自由曲面数据采样点进行拟合建模，构建自由曲面。本发明自由曲面可以高效地将准直入射的激光光束整形为方形均匀光束，只需进行一次光线追迹便能得到理想的效果，不需要进行二次优化。