本发明提供了一种曲面双轴肩搅拌摩擦焊缝的超声波相控阵检测方法，包括以下步骤：根据曲面型材结构型式确定扫查面的曲率参数；利用相控阵超声探伤仪进行声场模拟，确定声束经过相控阵超声探伤仪的探头楔块的区域范围，并将声束覆盖探头楔块的耦合面的区域标记为耦合区域；根据曲率参数对耦合面进行修磨，修磨区域覆盖耦合区域；根据耦合面的修磨尺寸修正相控阵超声探伤仪的晶片高度参数；将修磨后的耦合区域对准扫查面上的焊缝进行沿线扫查。本发明提供的曲面双轴肩搅拌摩擦焊缝的超声波相控阵检测方法，通过提高探头楔块与扫查面之间的耦合效果，从而能够提高焊缝内部缺陷的定位精度。