本发明涉及一种薄壁钛合金复杂变截面管材的成形方法及应用，属于材料加工技术领域。按照变截面异形管材展开的尺寸切割钛合金板材，获得异形钛板，将异形钛板、凹模、上模安放在扩散连接设备中，加热后将芯模完全压入凹模，进给左右模具，将板材闭合成异形管材，下压上工作平台，加热至扩散焊工艺温度后进行接头扩散焊接，降温，取件获得薄壁钛合金复杂变截面管材。本发明仅通过两道工序、一次热循环即可获得壁厚十分均匀、尺寸精度很高、焊缝几乎不可见的高质量钛合金变截面管材，可实现大批量生产。