金屬表面處理工藝如噴丸、滾壓和內孔擠壓等技術的應用已有較長的歷史。例如噴丸強化技術，產生于20世紀20年代，最先在汽車行業中應用，60年代后又在航空工業中得到更廣泛的應用，尤其是一些關鍵承力部件經噴丸強化后抗疲勞性和抗應力腐蝕能力有了明顯的提高，而生產成本低廉，因此成為一種重點采用的表面處理技術。

表面熱處理和化學熱處理是人們早就使用的技術，20世紀初，許多物理學家研究了低壓氣體中的放電現象，后來這類放電現象不僅是熒光照明工業的基礎，而且也成了等離子熱化學技術和等離子鍍膜技術的基礎。70年代以來，由于電力和電子工程領域取得的進展，晶閘管控制的滅弧斷路器的誕生，促進了離子滲碳技術在工業中的應用。物理氣相沉積（PVD）技術由最初的真空蒸鍍到1963年離子鍍技術的應用，并與“濕法”電鍍技術展開了有力的競爭。化學氣相沉積（CVD）技術也從原來用于高純金屬的精煉以及半導體和磁性薄膜的制造，逐步成為金屬材料表面強化技術的一個重要手段，尤其是用于硬質合金和合金鋼工模具表面的涂覆。利用荷能離子與材料表面的相互作用，改變表面成分和結構，從而改善性能的離子注入技術，不僅用于電子工業以及無機非金屬材料和有機高分子材料的表面改性，也是金屬材料表面強化的重要途徑。后來人們又將離子注入和鍍膜技術結合起來，發展出新穎的離子束合成薄膜技術。

自20世紀60年代以來，激光和電子束等新熱源具有能量集中、加熱迅速、加熱層薄、自激冷卻、變形很小、無需淬火介質、有利環境保護、便于實現自動化等優點，因而在金屬材料表面強化方面的應用越來越廣泛。