本发明涉及一种提高2×××系铝合金板材抗疲劳损伤性能的加工工艺,包括以下步骤:(1)对合金进行配料熔炼并铸造成铸锭;(2)将铸锭依次进行均匀化处理、铣面和包铝,预热,制成热粗轧板;(3)将热粗轧板热精轧、冷轧变形至成品板材厚度;(4)进行回复预退火处理,回复预退火的温度为250~320℃,保温时间为2~20h;(5)进行固溶淬火处理,固溶温度为480~505℃,保温时间为3~60min;(6)将板材进行矫直,并自然时效至稳定状态。本发明通过增加回复预退火处理,可有效控制板材L-ST截面晶粒平均等效直径和晶粒长宽比,使板材的拉伸力学性能和疲劳裂纹扩展速率均满足AMS 4296航空标准要求。