本发明公开了一种基于拓扑优化的齿轮激光表面加工方法，涉及机械制造及其加工技术领域。该方法包括：根据预先建立的齿轮参数数据库确定出待加工齿轮的工况参数；建立待加工齿轮的拓扑模型；基于待加工齿轮的工况参数和待加工齿轮的拓扑模型，对待加工齿轮的性能指标参数进行求解，得到待加工齿轮的性能指标参数；基于待加工齿轮的性能指标参数，对待加工齿轮的拓扑模型进行寻优，直到待加工齿轮的性能指标参数处于对应的性能指标参数范围内时，得到待加工齿轮的齿轮模型；对基于齿轮模型进行机械加工后所得到的齿轮进行激光加工，得到目标齿轮。本发明公开的基于拓扑优化的齿轮激光表面加工方法可提高齿轮的精度，提升齿轮的寿命和可靠性。