本发明公开了一种利用填充手段增强二层皮革强度的方法，二层皮革依次经过填充前处理、填充、填充后处理工序，得到二层增强皮坯；其中，填充的具体方法为：将经过填充前处理的二层皮革、皮重40％～600％的水以及皮重5％～50％的聚乙烯醇加入转鼓中，调节温度为50～80℃，转动1～8h；所用聚乙烯醇的聚合度为100～2000，醇解度为50％～99％。采用本发明的二层皮革增强方法，可显著提升二层皮革的撕裂强度、抗张强度以及崩裂强度，能够有效解决皮革填充复杂以及强度提升不明显的技术问题。