本发明公开了一种基于压痕测试的沥青混合料老化梯度的原位表征方法，可有效表征沥青路面在服役过程中的老化梯度行为，对沥青路面力学响应及设计提出指导。本发明的老化梯度原位表征方法包含如下步骤：（1）现场路面钻芯取样；（2）基于现场路面芯样切割获取不同层位的沥青混合料小块试件；（3）试件打磨及抛光：利用砂纸对沥青混合料小块试件进行打磨，并利用金刚石及抛光机对样品进行表面平整化处理，以满足纳米压痕测试需要；（4）通过纳米压痕试验机测试不同层位沥青混合料小块的弹性模量，绘制弹性模量与深度的梯度曲线，进而计算路面的老化系数，由此精准评价路面的原位老化梯度行为，从而为路面力学响应及路面病害分析提供参考。