本发明公开一种基于变形测试的钛合金薄壁件残余应力分布反向识别方法：步骤1、建立端铣残余应力双曲正切函数模型；将端铣参数对应到所述端铣残余应力双曲正切函数模型中，建立两者的映射关系；步骤2、根据步骤1中的端铣残余应力双曲正切函数模型，建立薄壁类零件端铣残余应力的诱导弯矩模型，从而推导出端铣残余应力的理论变形挠度，建立端铣残余应力双曲正切函数模型与所述理论变形挠度之间的对应关系；步骤3、测量端铣后表面一点残余应力以及不同进刀方向的变形挠度，结合步骤1中得到的所述映射关系、和所述步骤2中得到的所述对应关系，建立铣削残余应力的反向识别算法。解决了现有残余应力多项式表征模型，在实际应用上较为困难的问题。