本申请公开了一种单片混合式透镜及其制备方法，本透镜包括一体成型的曲面透镜、超构透镜和平面基板，曲面透镜和超构透镜位于平面基板两侧；本透镜制备方法包括：采用仿真技术设计超构透镜的结构单元和曲面透镜的结构参数，根据上述结构单元，按照预定的相位分布在镀有硬掩膜的平面基板的第一表面制作超构透镜，根据上述结构参数，在涂有压印胶的平面基板的第二表面制作曲面透镜。本申请将超构透镜和曲面透镜结合，即可以克服传统透镜体积大，数量多的缺点，使得成像装置小型化、轻量化，也可以改善大面积、大NA超构透镜的成像质量。本申请的制备工艺与半导体加工工艺兼容，可以大幅降低光学透镜的成本，实现大面积超构透镜的制备。