Se investigaron los efectos de diferentes niveles de deformación aplicados a través de la torsión de alta presión (HPT) tras el recocido sobre la evolución microestructural, la estabilidad térmica y las propiedades mecánicas de la aleación Al-4Mg-0.3Cu. Los resultados revelan que se generaron límites de grano (GBs) segregados por Cu en la aleación Al-4Mg-0.3Cu de grano ultrafino con límites de grano de alto ángulo. Por el contrario, no se encontró el fenómeno de segregación de Cu en granos de escala micrométrica y submicrométrica con límites de grano de bajo ángulo. Se discutió el mecanismo de segregación de Cu en la aleación Al-4Mg-0.3Cu de grano ultrafino. Después del tratamiento térmico, la segregación de Cu indujo la precipitación de la fase densa Al2CuMg en los GBs, lo que inhibe fuertemente el crecimiento de grano y mejora la estabilidad térmica. Las curvas de esfuerzo-deformación de las muestras fundidas, de 5 giros y de 10 giros de HPT mostraron que la resistencia a la fractura aumentó significativamente, atribuida al refinamiento del tamaño de grano, al aumento de la densidad de dislocaciones y a la segregación de Cu en los GBs. Después del tratamiento térmico, las muestras de 5 giros y 10 giros de HPT demostraron una elongación mejorada hasta la fractura con una ligera reducción de la resistencia a la fractura.