本发明提供一种二次冷轧过程轧辊表面油膜厚度预测方法,其包括以下步骤:S1、构造二次冷轧过程轧辊表面油膜厚度预测模型;S2、采用Powell优化算法,计算轧辊表面油膜厚度各影响系数的最优值;S3、将λay、λby、λcy、λdy、λey代入步骤S1所构造的预测模型,得到最优的二次冷轧过程轧辊表面油膜厚度预测模型;S4、收集二次冷轧机组轧辊预设定润滑工艺参数;S5、根据步骤S3中的模型预测二次冷轧工作辊入出口表面油膜厚度ξw0、ξw1,中间辊入出口表面油膜厚度ξm0、ξm1,支撑辊入出口表面油膜厚度ξb0、ξb1。本申请能够预测出对应的二次冷轧机组轧制变形区轧辊表面油膜厚度,控制和提高二次冷轧机组轧制过程润滑性能,降低生产成本,提高企业效益。