본 발명은, 리튬(Li) 전구체, Al, Ga, Ln, Sc, Y, La, Cr 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 성분으로 포함하는 전구체, Ge, Ti, Sn 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 성분으로 포함하는 전구체 및 인(P) 전구체를 포함하는 액상의 전구체 용액을 준비하는 단계와, 상기 전구체 용액을 분무장치에 투입하여 액적을 발생시키는 단계와, 상기 액적을 미리 가열된 열분해 반응기에 분무시키는 단계와, 상기 열분해 반응기에서 상기 액적이 열분해되고 용융되는 단계 및 상기 열분해 반응기 통과 후에 급냉되어 생성된 구형의 다성분계 산화물 고체전해질 분말을 포집기에서 포집하는 단계를 포함하는 구형 고체전해질 분말의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 화학적 안정성이 높고 구형 형상 및 초미세 입자 크기를 가지는 다성분계 산화물 고체전해질 분말을 대량으로 제조할 수 있고, 소결 시 소결 온도 및 시간을 저감할 수 있어 리튬 휘발에 의한 조성 파괴를 막을 수 있으며, 2차상 형성이 억제되므로 2차상 형성으로 인해 공극이 형성되는 문제를 억제할 수 있어, 구형 다성분계 산화물 고체전해질 분말을 통해 소결된 고체전해질은 높은 리튬이온전도성을 확보할 수 있다.