本发明涉及一种基于自由曲面棱镜的大视场分光成像方法及其系统。光线经入射狭缝到达自由曲面反射镜的入射光反射区发生反射，反射光在曲面棱镜分光镜组内经折叠光路四次色散处理，实现分光和像差平衡，得到非线性色散校正的不同视场和波长的发散单色光线；光束再入射到自由曲面反射镜的分光反射区经反射后会聚在像面处。本发明提供的分光成像系统的分光部分采用光线两次通过曲面棱镜组的结构，光能利用率高，色散线性性好；系统利用同心光学结构和棱镜色散，实现大视场、高分辨率、高光能利用率的光谱成像，结构简单紧凑，易于装调，应用前景广泛。