本发明涉及一种大孔径激光直写物镜。包括沿光线入射方向依次设置的负光焦度的第一群组、负光焦度的第二群组、以及正光焦度的第三群组；其中第一群组为变形双高斯的结构，有利用消除垂轴色差，比如倍率色差、慧差、像差、畸变等；第二群组由双胶合透镜和三胶合透镜组成，有利于消除系统的轴向色差，第三群组中有一枚弯月型单透镜起到齐明透镜的作用，可以大幅提高数值孔径，所述第二群组为内对焦组，并沿光轴方向移动可调。本发明数值孔径NA值在0.6～1.0之间，通过移动第二群组，达到对双光子光刻胶折射率的变动进行适应，同时扩大了像方视场，且倍率色差在衍射极限内。