本发明提供了一种钛基多层复合材料激光深度标记方法，所述钛基多层复合材料包括钛合金基体、覆盖在所述钛合金基体上的陶瓷釉层，以及设置在所述陶瓷釉层表面的光固化漆，激光深度标记方法包括：制作深度标记图档；按照所述深度标记图档，采用超快激光器去除所述钛基多层复合材料相应位置表面的光固化漆和陶瓷釉层，并在所述钛合金基体上加工槽型标记；采用长脉宽红外纳秒激光器对所述槽型标记进行微抛光处理,加工完成。本发明仅需通过图档处理和多脉宽合束激光镭射加工即可完成钛基多层复合材料的深度标记，灵活性高、成本低和生产周期短。深度标记边缘整齐无锯齿、具有金属光泽，满足美观和永久标记的要求。