本发明公开了一种基于飞秒激光刻蚀的微透镜阵列及其制作方法,包括:清洗石英基片;将聚甲基丙烯酸甲酯颗粒溶于甲苯溶液配置混合溶液;将混合溶液旋涂于石英基片上形成PMMA透明膜层;搭建飞秒激光加工光路输出聚焦的飞秒激光;利用聚焦的飞秒激光对PMMA透明膜层进行刻写形成棱柱结构;利用电加热台对棱柱结构进行热熔回流形成半球形结构,冷却后形成相应的微透镜阵列。本发明具有制造工艺简便高效、无需相位掩模板、制造成本低和实验重复性好等优点,同时确保较高的透光性。