本发明公开了一种离轴高次类椭球面反射镜的组合补偿面形检测系统及方法。该检测系统包括计算机、偏振移相干涉仪、计算全息、待测镜、反射球；待测镜为具有高次项的离轴类椭球面反射镜,偏振移相干涉仪与计算机连接,测试球面波的焦点位于待测镜的远焦点位置,测试球面波经计算全息衍射、待测镜反射、待测镜近焦点位置处的反射球反射后,再次经待测镜反射、计算全息衍射,汇聚到偏振移相干涉仪的焦点位置,测试球面波进入偏振移相干涉仪与参考波面干涉产生干涉条纹,计算机对主全息条纹进行处理,得到待测离轴高次类椭球面反射镜的面形信息。本发明具有非接触、精度高的特点,可以有效保证待测离轴高次类椭球面的面形精度符合加工要求。