本发明提供了轨道激光增强集成处理设备及轨道强化处理方法，包括步骤S1：将轨道激光增强集成处理设备驶至待强化处理的轨道段，同步轮受纵向压持模块和横向压持模块作用压紧轨道的上表面和内表面；步骤S2：轨道激光增强集成处理设备在上述轨道段行驶,加热装置、喷涂装置和激光装置开启；依次布置于车底的加热头、喷涂枪头和激光头依次经过轨道段；加热头对轨道段表面进行加热后，喷涂枪头将强化材料喷涂于被加热后的轨道段表面；在激光头经过喷涂有强化材料的轨道段之前，喷涂的强化材料被轨道段上的余温所干燥；激光头射出的激光扫描喷涂有强化材料的轨道段，使合金涂料与轨道表层组织发生冶金化学反应，在轨道的表层形成一层强化层。