本发明公开了一种基于非线性超声测量疲劳微裂纹偏移角度的方法，包括：通过疲劳微裂纹初步定位得到微裂纹中心；选择水平正方向，定义取向角；在金属板材表面绘制一个正圆周，选择固定间隔角度；在绘制的正圆周上，依据取向角放置激发传感器与接收传感器；超声测试每组超声传感路径，并记录每组超声传感路径形成的时域波形信号；将每组时域波形信号转换为相应的频域图形，提取超声波基波信号幅值与二次谐波波形幅值，计算相对非线性系数；绘制取向角‑相对非线性系数极坐标图，确定微裂纹偏移角度。该方法是对现有微裂纹定位技术的补充，为测量疲劳微裂纹偏移角度提供了可行性，对工程结构损伤的无损检测具有重要的应用价值和推动作用。