本发明公开了一种长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置与方法，尤其适用于表面改性强化技术领域。长尺寸外圆表面高速激光熔覆及后处理装置，包括刀架底座、滚压刀、滑动车刀、龙门激光器，其中滚压刀、滑动车刀、龙门激光器设置在刀架底座上，其中刀架底座为对称设置结构，刀架底座内设有贯穿设置的纵向滚珠丝杠，滚压刀、滑动车刀、龙门激光器三者平行设置在刀架底座上，其中滚压刀、龙门激光器设置在滑动车刀两侧。龙门激光器的上下移动或横向移动可实现不同直径外圆表面的熔覆以及非外圆表面的熔覆。该发明装置结构简单，使用方便，减少工件在加工过程中的误差因素，避免工件被多次拆卸、装夹带来加工精度的影响，环保性和经济性好。