本发明公开了一种孔壁超声弯振强化装置和方法，孔壁超声弯振强化装置包括：能量传输组件，能量传输组件包括上传输件和下传输件，上传输件与机床的超声信号发生器相连，下传输件与上传输件可相对转动地配合；弯振装置，弯振装置包括外壳、换能器和放大器，外壳的上端与机床的主轴相连，外壳与下传输件相连，换能器设在外壳内，放大器设在换能器的下端且与换能器相连，放大器的下端具有适于伸入待强化孔内的伸入段，换能器与下传输件电连接；强化头，强化头适于在弯振装置和主轴的驱动下进行曲线振动以对待强化孔的孔壁进行超声弯振强化。根据本发明实施例的孔壁超声弯振强化装置具有适用性好、可靠性强、强化成本低、强化效果好等优点。