一种超高强度不锈钢齿轮表面复合强化方法，首先对超高强度不锈钢CF170材料进行粗加工，形成齿坯及齿形外形；然后对齿坯及齿形外形进行固溶时效热处理，使其硬度达到HRC46‑51；进行半精加工；利用磨床进行磨削精加工，得到齿轮外形，同时通过磨削使表层材料发生形变强化；然后利用激光喷丸设备产生激光束冲击齿轮表面，采用水流约束、铝箔吸收的方式进行激光喷丸，形成梯度分布的硬化层和残余压应力层，残余压应力最大值出现在表面；最后进行超声滚光，使其表面残余压应力分布均匀，消除加工纹理，改善被处理表面的粗糙度，齿轮表面光洁。本发明能够实现超高强度不锈钢齿轮材料高质量表面强化处理，满足航天器精密齿轮高可靠性要求。