本发明提出基于全息光学元件的双面集成成像3D显示方法,包括微透镜阵列全息光学元件制作和双面集成成像3D显示过程。在微透镜阵列全息光学元件制作过程中,平行光波1垂直入射微透镜阵列形成会聚球面波阵列,平行光波2以倾斜角度θ1入射全息材料,平行光波2与球面波阵列在全息材料两侧入射并发生干涉,干涉条纹记录在全息材料上,获得微透镜阵列全息光学元件;在双面集成成像3D显示过程中,显示光波I携带微图像阵列信息,以倾斜角度θ2照射微透镜阵列全息光学元件的I面,θ2=θ1,在I面再现出3D图像I;显示光波II携带微图像阵列信息,与平行光波2的相位共轭照射全息光学元件的II面,在II面的后边再现出3D图像II,实现双面集成成像3D显示。