本发明公开了一种三维离子系综微米级形态调控方法，通过构建由四组平行极杆组成的四极杆线形离子阱结构，四组极杆中，在一对对角极杆上施加正向射频势，在另外一对对角极杆上施加反向射频势实现离子的径向约束；四组极杆中，在每一组极杆的两端共八个端上，叠加直流电势实现离子的轴向约束。依据三维离子系综的位置、形状及功能等调控要求，通过在射频离子阱极杆上直接施加逻辑复合静电势，实现三维离子系综的多自由度高效精细调控。该方法在不改变离子阱结构的前提下，通过开发新型真空腔外离子调控电磁场系统，实现了三维离子系综多自由度平动、转动及形状的精细调控。