本发明涉及水下潜器技术领域，具体涉及一种轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体及一体化成型工艺；其中，轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体，包括：依次铺设的第一蒙皮和抗压浮力层、以及第二蒙皮，所述第一蒙皮包括第一表面耐老化层和第一表面短纤维层、以及第一表面结构层；所述抗压浮力层的上表面和下表面上设有槽道，且沿所述抗压浮力层的厚度方向上设有槽孔，所述槽道内所述槽孔填充有粘结树脂。该轻量化水下潜器复合材料夹层承载结构壳体重量轻、整体结构承载性能好；采用真空辅助树脂传递模塑工艺整体、一次成型，保证了各层间材料粘接的可靠性和厚度均与一致性。