本发明涉及光学透镜技术领域，尤其涉及一种消色差超构透镜的设计方法及其消色差超构透镜，本发明首先利用数值模拟法对单个纳米单元的各个自由度几何参数进行模拟扫描，然后将具有不同几何参数组合的纳米单元所产生的相移进行数值相加，透过率进行数值相乘，以便获得多层纳米单元叠加后的总相移和总透射率，再将合适参数的纳米单元进行层叠组合，将叠加后的纳米单元按照满足各个目标波长对应的菲涅尔双曲线型规律进行排列，从而获得消色差超构透镜。本发明通过对形成消色差超构透镜的纳米单元进行参数设计、层叠组合和排列，以使所述消色差超构透镜能作用于多个目标波长，从而消除传统透镜所带来的色差影响，且所述消色差超构透镜的面积能增大到厘米级别或以上。