Представлены результаты исследований структурно-фазовых состояний в поверхностных слоях конструкционной стали 38ХН3МФА и их изменений в различных условиях упрочняющей обработки лазерным и лазерно-плазменным легированием. На базе экспериментальных исследований проведена аналитическая оценка дифференцированного вклада всех образующихся при упрочнении структур и их параметров (химического состава, зеренной и субзеренной структур, плотности дислокаций, размеров и объемной доли фазовых выделений и т.п.) в изменение прочностных характеристик легированных слоев, условий трещинообразования, обусловленных формированием локальных концентраторов внутренних напряжений — зон зарождения и распространения трещин, а также механизмов релаксации такого типа напряжений.