本发明实施例公开了一种多物理场工况下多目标表面细观结构优化方法及系统，其包括根据所需优化的关键部件表面几何形状，建立该表面对应的二维几何表面模型；创建对应的有限元模型，设置对应的材料属性并根据关键部件表面的实际多物理场工况给定对应的边界条件；进行多物理场有限元仿真分析，获得优化前表面所满足的性能指标参数；将有限元模型划分为多个区域并确认出对应的主区域和从区域；设定优化设计变量参数范围并建立多目标优化模型；基于多目标优化模型进行表面形貌优化以获得多物理场工况表面结构。本发明解决了解决现代表面技术中，所使用的覆盖层及使用机械、物理、化学等方法提高材料性能的工艺较为复杂，实现难度较高的不足。