本发明属于微光学材料工程领域，具体涉及一种制备曲面微透镜阵列薄膜的方法。该方法是利用表面张力以及气体的热膨胀为驱动力制备形貌可调控的曲面微透镜阵列薄膜。包括如下步骤：将具有多孔壁的管清洗干净；从管道的一段以相同的速度持续吹具有一定温度的气体；将可热交联且具有一定粘性的聚合物涂在管的外壁上，覆盖管壁上所有的孔；持续通气一段时间，待聚合物完全交联之后，剥离管壁上的膜，该膜就是曲面微透镜阵列薄膜。本发明可以一步制备出微透镜结构。该方法制备工艺简单，具有通用性，可以根据设备参数调控微透镜结构的制备面积。该方法具有通用性，且可调控实验气体的流速，温度以及聚合物的种类，制备出具有不同参数的微结构。