本发明涉及一种基于机械振动调控焊缝组织性能及残余应力的方法，包括如下步骤：步骤1，基于机械振动对焊缝结晶组织的影响规律、后续焊接过程机械振动对微观组织的影响规律，结合焊缝金属强化机制的判断及评价结果得到机械振动调控焊缝组织性能机理；步骤2，基于位错与残余应力的关系得到机械振动调节焊缝残余应力的机理；步骤3，基于机械振动调控焊缝组织性能机理、机械振动调节焊缝残余应力的机理，结合焊接工艺参数调节焊缝残余应力机理、焊接热循环调控焊缝组织性能机理调控焊缝微观组织性能及焊接残余应力分布。本发明能够保证焊缝组织性能调控的效果。