一种冷振复合残余应力均化的方法，该方法包括以下步骤：一、分析时效件的残余应力分布，以获知残余应力整体水平；二、确定评价残余应力均化效果的应用方式，完成冷振复合时效前期测试；三、制定冷振复合残余应力均化方法的低温与振动实施方案，制定工艺流程，选取温度、激振力、激振频率、激振位置、支撑位置和工作时间等工艺参数；四、依据所选工艺参数，对工件实施低温处理；五、对低温处理后的时效件进行振动时效处理；六、进行冷振复合时效后期测试，评价冷振复合残余应力均化效果。本发明利用低温和振动的复合效应实现残余应力均化，加强振动时效的效果，提高工件的使用寿命。