本发明提供了一种超细晶组织薄壁锥形件的精确制备方法，依次进行多道次冷挤压成形、冷热协同表面细晶化、精确整形；所述多道次冷挤压成形是将坯料置于三向压应力作用下进行多道次挤压变形；所述冷热协同表面细晶化是激光表面处理并采用液氮雾化气体进行防氧化保护与快速冷却；精确整形是在三向压应力进行多道次整形。本发明使制备的薄壁锥形件内表面晶粒组织超细晶化，且尺寸精度高、几何对称性好。通过该方法获得沿构件厚度方向分布的超细晶梯度组织，且沿母线方向组织分布均匀，提供了薄壁锥形构件综合使用性能。