本发明公开了一种分级分簇的无线自组织网络的分布式时钟同步方法，该方法利用TDMA帧结构接入方式的可控特性，将自组织网络的时钟同步分解为具有重合节点的多个子网络的时钟同步，通过逐级建立子网络网内协同时钟来完成自组织网络的时钟同步；所述子网络的时钟同步包含粗时钟同步和精时钟同步；粗时钟同步采用簇首广播-簇成员应答模式完成时钟同步；精时钟同步采用握手协议，通过连续的同步申请进行协同运算建立协同时钟，基于协同时钟进行并行申请、分布式计算校准更新方式建立时钟同步。该方法适应性强，对自组织网络内节点的计算和存储能力需求低，充分利用了各节点的计算资源，时钟同步时无需额外的信道资源，实现自组织网络全局同步所需时间短。