El procesamiento de rodadura superficial ultrasónica (USRP) es un nuevo método para mejorar el rendimiento a fatiga de la aleación de titanio, y el número de pasadas de procesamiento repetidas es un factor importante que afecta su efecto de endurecimiento. Se investiga el efecto de las pasadas de USRP en la microestructura superficial, el estrés residual, el rendimiento a fatiga y la resistencia a la corrosión de la aleación de titanio a través de SEM, difractómetro de rayos X, prueba de fatiga por flexión rotativa y espectroscopia de impedancia electroquímica. Los resultados muestran que la aleación Ti6Al4V sufre una deformación plástica acumulativa durante el proceso de USRP, los granos superficiales se refinan y se introduce un campo de estrés compresivo residual con un grosor de 500 m, lo que mejora conjuntamente el rendimiento a fatiga de la aleación Ti6Al4V. Aumentar las pasadas de procesamiento repetidas profundizará la capa de refinamiento de grano y aumentará el efecto de endurecimiento superficial, pero la vida a fatiga de la aleación Ti6Al4V no aumenta con un incremento en las pasadas de procesamiento. Un procesamiento de cinco pasadas bajo una fuerza estática de 550 N puede resultar en una mayor ganancia para la resistencia a fatiga de la aleación Ti6Al4V; la vida a fatiga de una muestra procesada en cinco pasadas bajo 600 MPa es 8 veces mayor que la de una muestra no tratada, y su fuente de fisura por fatiga se inicia en el subsuperficie a 180 m de la superficie. Además, las aleaciones Ti6Al4V tratadas por USRP muestran una mejor resistencia a la corrosión tanto en soluciones neutras como ácidas, especialmente para la muestra procesada en cinco pasadas.