El proceso de doble shotpeening es utilizado para mejorar la resistencia a la rotura por fatiga respecto de un proceso de shotpeening tradicional. Mientras que en el proceso de simple shotpeening se utiliza un único abrasivo para lograr un rango de intensidad determinado, en el proceso de doble shotpeening se agrega una segunda operación de granallado utilizando un abrasivo de menor diámetro que impacta en la superficie a una menor  intensidad que la utilizada en el primer impacto.

El abrasivo pequeño genera un esfuerzo adicional de compresión residual del orden del 40% a 50% en la capa mas cercana de la superficie que es donde se inician las grietas de fatiga. Comprimiendo más esta capa superficial, la pieza se vuelve más resistente a las grietas de fatiga.

Paralelamente al redondear los picos del primer proceso de shotpeening se mejora el acabado superficial lo que resulta en una superficie más lisa o refinada y en ciertas piezas, como engranajes y coronas, esta mejor terminación superficial reduce las tensiones de contacto localizadas en las caras de los dientes mejorando en consecuencia la vida útil de los mismos.

Los procesos de doble shotpeening generalmente utilizan abrasivos metálicos de diferente tamaño sin embargo en algunas aplicaciones, para el segundo peening, se pueden utilizar abrasivos más duros como ser microesfera de vidrio o granalla cerámica.Por ejemplo en engranajes carburados el beneficio de usar estos abrasivos livianos en el segundo proceso es que son más duros que la granalla de acero tradicional (55-62 HRc) y que la superficie de la pieza carburada (58-63 HRc).

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