一种组织梯度板材的轧制方法，具体涉及一种组织梯度结构金属板材的非等厚轧制方法，用以解决组织梯度结构板材成形制造时普遍存在的制备流程复杂、工艺难度较大、可控性差、梯度结构层较浅和易产生缺陷等瓶颈问题。该方法包括：板坯预制、打磨清洗、炉中加热保温，预热后进行控轧等工序。本发明通过轧制前对板坯几何形状特征进行预先设计及加工处理，沿长度方向厚度值呈一定规律变化。用以调控轧制过程中板材的组织形貌演变使其呈梯度分布，促使板材强韧性‑延展性的改善和协同提升。所得板材制品组织呈梯度变化、自然过渡且无明显界面层存在。