本发明属于3D打印技术领域，提供了一种梯度微结构的3D打印文件生成方法及系统。其中，该方法包括获取具有水密性的待打印三维模型及其对应的三维密度场；基于微结构的物理性质及设定需求，筛选相匹配的微结构填充至所述待打印三维模型内部；根据待打印三维模型的三维密度场及筛选的微结构物理性质，对三维模型内部填充的每层微结构单元进行建模，生成梯度微结构切片结果；根据打印精度，将待打印模型离散为三维场表达，得到模型每一层的切片结果，并将其与对应层的微结构切片结果求交，得到可直接用于3D打印的文件。