Изобретение относится к упрочнению плоских поверхностей заготовок. Осуществляют перемещение вращающегося упрочняющего инструмента по всей поверхности механически обработанной заготовки с установленными нагрузкой и скоростью по заданной траектории. Используют упрочняющий инструмент с рабочим стержнем, высота которого H1 составляет H1=0,8…0,9H2, где H2 - глубина упрочняемого слоя заготовки. Упрочнение поверхности заготовки осуществляют вдавливанием в заготовку упомянутого упрочняющего инструмента на глубину H1. В результате увеличивается производительность упрочняющей обработки.