本发明公开了一种厚度自适应型无纺布超声波复合机，包括机架和超声波焊接装置；机架上设有齿条块、支撑辊、张紧辊、上横板和升降推杆；超声波焊接装置包括连接支架、导向杆、附着辊、超声波焊接机构和单向齿轮；附着棍为多边形结构，附着辊的每个侧表面均设置有用于记录无纺布厚度特征的树脂层，单向齿轮能够与齿条块啮合，超声波焊接机构位于支撑辊的正上方和附着辊的正下方之间；超声波焊接机构包括滑动单元、厚度取样单元和焊接单元，滑动单元用于带动厚度取样单元和焊接单元同步移动；本发明实现对无纺布厚度变化的取样，并根据记录有无纺布厚度特征的树脂层对无纺布进行焊接复合，提高无纺布焊接的均匀性，焊接复合品质更高。