一种激光冲击‑超声滚压复合表面强化处理方法，用于对金属材料表面进行强化，通过在完成工件加工后对工件依次进行激光冲击和超声滚压，从而将激光冲击和超声滚压两种表面强化手段先后作用在工件表面，一方面在工件表面形成了幅值更大、影响层更深的残余压应力，另一方面使工件的表面粗糙度大幅减小，能够显著提升金属结构件的疲劳寿命。本发明方法操作简单，可以大幅度提高金属材料表面强化效果，在传动轴、齿轮和飞机起落架等高承载结构件上具有重要的应用前景。