金属表面处理工艺如喷丸、滚压和内孔挤压等技术的应用已有较长的历史。例如喷丸强化技术，产生于20世纪20年代，最先在汽车行业中应用，60年代后又在航空工业中得到更广泛的应用，尤其是一些关键承力部件经喷丸强化后抗疲劳性和抗应力腐蚀能力有了明显的提高，而生产成本低廉，因此成为一种重点采用的表面处理技术。

表面热处理和化学热处理是人们早就使用的技术，20世纪初，许多物理学家研究了低压气体中的放电现象，后来这类放电现象不仅是荧光照明工业的基础，而且也成了等离子热化学技术和等离子镀膜技术的基础。70年代以来，由于电力和电子工程领域取得的进展，晶闸管控制的灭弧断路器的诞生，促进了离子渗碳技术在工业中的应用。物理气相沉积（PVD）技术由最初的真空蒸镀到1963年离子镀技术的应用，并与“湿法”电镀技术展开了有力的竞争。化学气相沉积（CVD）技术也从原来用于高纯金属的精炼以及半导体和磁性薄膜的制造，逐步成为金属材料表面强化技术的一个重要手段，尤其是用于硬质合金和合金钢工模具表面的涂覆。利用荷能离子与材料表面的相互作用，改变表面成分和结构，从而改善性能的离子注入技术，不仅用于电子工业以及无机非金属材料和有机高分子材料的表面改性，也是金属材料表面强化的重要途径。后来人们又将离子注入和镀膜技术结合起来，发展出新颖的离子束合成薄膜技术。

自20世纪60年代以来，激光和电子束等新热源具有能量集中、加热迅速、加热层薄、自激冷却、变形很小、无需淬火介质、有利环境保护、便于实现自动化等优点，因而在金属材料表面强化方面的应用越来越广泛。