本发明公开了一种优化电弧焊焊缝组织和性能的分层超声冲击处理方法,包括以下步骤:首先进行焊接前的准备工作,对焊缝坡口内的母材使用酒精进行清洗,去除机械加工附着的油污,清洗后用吹风机吹干;进行第1层焊道的焊接,焊接完第1层焊道后,使用铁丝刷去除焊渣;待第1层焊道冷却到500度以下至室温时使用超声冲击设备对第1层焊道进行超声冲击;超声冲击完第1层焊道后,使用铁丝刷去除超声冲击过程引起的夹渣;重复步骤上述过程,直至焊接完整个焊缝。本发明的一种优化焊缝组织和性能的分层超声冲击处理方法,在多层多道焊焊接过程中,对焊缝进行分层超声冲击,优化焊缝内部的力学性能。