本发明公开了一种航空发动机轮盘疲劳寿命非局部概率设计方法，该方法首先对轮盘进行应力/应变分析；然后进行轮盘不同部位材料疲劳试验，建立概率寿命模型，并利用材料微观参量进行修正；针对轮盘应力集中部位，设计结构模拟件并进行试验，研究几何尺寸效应和统计尺寸效应对疲劳寿命的影响，并给出概率分析结果；最后对轮盘进行区块划分，采用非局部概率寿命分析方法对各区块开展疲劳寿命概率分析，给出对轮盘疲劳失效影响最大的局部结构，然后进行后续的针对性的优化设计。本发明同时考虑了轮盘局部应力集中和材料体积差异对疲劳寿命的影响；通过对轮盘进行区块划分体现轮盘部位不同材料组织性能的差异，实现了对轮盘全面精确的寿命可靠性评估。