本实用新型公开了一种基于脉冲高能量密度等离子体的多等离子体源复合材料表面改性装置，包括：真空室、脉冲高能量密度等离子体枪、大功率真空阴极弧等离子体源、和热灯丝气体等离子体源，脉冲高能量密度等离子体枪和大功率真空阴极弧等离子体源分别对称安装于所述真空室的A(A’)、B(B’)端口处，热丝气体等离子体源设置在所述真空室的C端口处，所述真空室底部还安装有可调转速的旋转样品台D。本实用新型拥有三个等离子体源，实现在同一装置中引入多种等离子体机制，使得金属、气体离子同存，增强反应效率，提高成膜质量。适用于包括陶瓷材料在内的各种金属、非金属、有机、无机材料的表面沉积注入处理。