一种钛合金薄壁壳体基准平面微米级加工方法，包括：在壳体半精加工后，精加工前，采用冷热循环热处理消除零件内应力变形；配置第一研磨膏使用三板互研法制作研磨平板，使研磨平板的平面度小于0.5微米；配置第二研磨膏，利用研磨平板使用“8”字轨迹研磨钛合金薄壁壳体基准平面，使得钛合金薄壁壳体基准平面的平面度小于1微米。本发明通过冷热循环热处理消除零件内应力变形、制作微米研磨平板、采用配方研磨材料包括磨料、油料混合比等参数按照一定研磨轨迹加工零件，加工出平面度1微米的基准平面，以满足后续工序加工需要。