本发明涉及钛合金热加工技术领域，提供了一种超高强韧TB18钛合金变截面模锻件的成形方法，包括如下步骤：S1、采用差示扫描量热分析法测试TB18钛合金的ω相析出温度点Tω和β相变点Tβ；S2、将棒料在炉内加热至(Tβ‑30)～(Tβ‑15)℃后保温，随后将棒料采用自由锻的方式制成荒坯，制坯完成后将荒坯冷却至室温；单道次压下的变形量控制在30％～50％；S3、将荒坯在炉内加热至(Tβ‑30)～(Tβ‑15)℃后保温，随后将荒坯移至炉外并在第一时间内完成热包套，然后回炉保温；S4、将步骤S2中包套的荒坯在第二时间内转移至模锻机上模锻成形。本发明可以有效避免绝热剪切带和变形条带的形成，同时还可避免织构的产生，保证锻件的显微组织和力学性能达到较高的水平，进而提高了锻件的成形质量。