本发明公开了一种超细/纳米晶梯度涂层的制备方法，首先利用电子束对基体材料表面进行改性，形成改性层；对改性层表面利用物理气相沉积技术制备打底过度涂层，打底过度涂层的硬度大于改性层；对打底过度涂层利用物理气相沉积技术制备得到高硬度涂层，高硬度涂层的硬度大于打底过度涂层；利用电子束改性技术对产品表面再进行照射，促进涂层间元素扩散，使打底过度涂层与改性层以及打底过度涂层与高硬度涂层间的机械结合转化为冶金结合。本发明能够优化零件的表面硬度梯度分布并提高零件表面硬度，能提高金属零件的耐磨性，涂层硬度分布合理、结合力强、表面应力状况优良。