小陡度凹凸面光学自由曲面面形检测系统及检测方法，涉及自由曲面光学检测技术领域，本发明为解决小陡度凹凸面光学自由曲面的全频段像差检测中动态范围与检测精度不可兼得这一矛盾，进而解决小陡度凹凸面光学自由曲面高精度检测问题。基于相位恢复算法和子孔径拼接算法的横向平移差异相位恢复和计算机辅助逆哈特曼法协同测量小陡度凹凸面光学自由曲面全频段像差检测方法。本发明将高频段像差测量比较准确的计算机辅助反向哈特曼检测法和中低频段像差测量比较准确的横向平移差异相位恢复法相结合，通过Zernike多项式拟合的方式进行小陡度凹凸面光学自由曲面全频段像差检测，从而弥补现在小陡度凹凸面光学自由曲面全频段像差检测方法的不足。