本发明公开了一种响应面法优化提取棉花鲜花总黄酮的方法，包括步骤：(1)原料处理：分别将棉花鲜花、茎和叶经干燥后研磨成粉末；(2)浸渍：将棉花鲜花、茎和叶的粉末放入离心管，并以固液比为1：15~25的比例加入质量浓度为65~75％的乙醇溶剂，浸渍；(3)提取：超声提取，提取温度为45~55℃，提取时间为1~2h；(4)分离：提取液离心，将上层液减压蒸干，用纯水洗涤，洗涤液再离心；(5)纯化：冷冻至冰柱，再经冷冻干燥，即得。本发明工艺使棉花鲜花的总黄酮提取得率最高可达到5.5%，相比较热水提取技术和氨性氯化钙提取技术，显著提高了提取得率，且缩短了提取时间，原料利用率高，高效省时，大大节约了成本，适应于工业生产。