La presente invención se relaciona con el campo de la ingeniería química, específicamente proporcionando un método para sintetizar lactona de ácido D,L-pantoténico, que comprende los siguientes pasos: el poliformaldehído y el isobutiraldehído sufren una reacción de condensación de aldol en un disolvente alcohólico bajo la acción de un catalizador básico, y la mezcla de reacción se utiliza directamente para el siguiente paso sin separación; adición de cianuro de hidrógeno para producir 2,4-dihidroxi-3,3-dimetilbutironitrilo; el 2,4-dihidroxi-3,3-dimetilbutironitrilo se somete a esterificación en condiciones ácidas para obtener 2,4-dihidroxi-3,3-dimetilbutirato; añadiendo ácido en exceso para neutralizar, seguido de separación sólido-líquido para obtener el subproducto sal de amonio; el líquido se evapora y el alcohol se recupera para su reutilización, y por destilación se obtiene el producto lactona de ácido D,L-pantoténico. El uso de este método para preparar la lactona de ácido D,L-pantoténico puede lograr un alto contenido y un alto rendimiento del producto objetivo, reducir la cantidad de ácido y base utilizados, eliminar la necesidad de extracción del producto con disolventes orgánicos, reducir significativamente la generación de aguas residuales, ahorrar energía, proteger el medio ambiente y reducir los costes de producción.