本发明提供了一种采用阶梯应变速率锻造工艺细化TC18钛合金β晶粒的方法。该方法包括如下步骤：(1)将初始组织为双态组织的TC18钛合金锻坯加热至α+β双相区锻造温度，并保温至锻坯温度均匀后，进行两阶段阶梯应变速率锻造，锻造温度为700～820℃，应变速率包含两阶段，第一阶段应变速率为0.1～0.5s‑1，第二阶段应变速率为1～5s‑1，第一阶段的变形量为坯料高度的20～40％，第二阶段的变形量为坯料高度的30～50％，两阶段总变形量为50％～70％,第一阶段变形结束后应变速率立即变化，无间隔保温时间；(2)锻造结束后，立即对锻件进行淬火。本发明能够以相对较小的变形量达到细化TC18钛合金β晶粒的目的。