本发明提供了一种薄壁结构件的单侧激光喷丸强化方法，其包括如下步骤：S1、对薄壁结构件进行厚度分析，筛选出N个特征厚度值；S2、确定薄壁结构件各厚度处的最优光斑尺寸；S3、确定薄壁结构件的激光喷丸路径；S4、以步骤S3所述的激光喷丸路径对薄壁结构件进行激光喷丸；其中，当所述薄壁结构件为等厚度薄壁结构件时，N＝1；当所述薄壁结构件为变厚度薄壁结构件时，N≥2。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：1、不借助外部夹具或者垫片，仅通过工艺参数的优化实现变形控制，提高了方法的通用性；2、仅通过单侧激光喷丸强化就能够在薄壁结构两侧均获得残余压应力，提高了对复杂结构强化的适用性。