本发明涉及一种利用表面微结构形成梯度过渡的复合金属薄板制备方法和装置，包括以下步骤：1)将多层待复合金属板材表面清洁；2)使用带有表面微结构的轧辊在金属板材的表面进行初次轧制，形成相互啮合的微结构；3)将初步压制的多层金属板材交汇至一起，使相邻金属板材的表面微结构相互啮合；4)对表面结构相互啮合的多层金属板材再次进行轧制，多道轧制和退火处理之后得到所需厚度的复合金属板；5)对得到的复合金属板进行压平、切割处理得到产品。与现有技术相比，对于需要进行后续塑性加工的燃料电池极板，本发明方法可以有效缓解复合板结合面材料的力学性能突变问题，从而提高复合板的复合质量。