本发明公开了一种高Mn、高Al含量轻质高强钢的成分优化设计方法，属于金属材料技术领域。该方法包括以下步骤：以奥氏体基Fe‑Mn‑Al‑C轻质高强钢所限定的化学成分范围为基础，制定出合金钢化学成分；经过热力学计算软件JMatPro计算后，得到不同合金不同温度下各相含量性质图；基于不同合金不同温度下各相含量性质图，调整优化微合金元素在合金中的含量，确定出调整后的合金元素成分的取值范围，得到优化后合金的化学成分；按照优化后合金的化学成分称取原料进行熔炼、加工成形得到高Mn、高Al含量轻质高强钢。通过本发明的设计方法，制备得到的合金钢具有较低的密度、较高的强度，同时还具有较好的延伸率。