马歇尔法是二战期间美国工程兵（USACE）在进行机场沥青路面设计的方法基础上不断完善而成的一种方法。该方法一经问世，即用于美国工程兵军用机场路面和联邦航空局修筑的
军事和
民航机场路面。此后，经沥青协会（AI）修订，该方法在道路沥青混合料路面设计中得到应用。整个20世纪90年代，马歇尔法被美国和海外的许多公路部门采用。不同组织都对这种方法进行了小的改动，并形成了自己的标准。
对于机场路面，在不同
沥青用量下对
混合料进行击实，击实功的大小取决于飞机的
胎压。对于商用机场，最常用的胎压为1400kPa，那么实验室混合料制件时就采用每边击实75次。采用的压实功相当于交通荷载重复作用后混合料的压实密度。
设计过程包括实验室成形试件的密度——
空隙率分析，以确定
空隙率以及沥青填隙率（VFA）。之后，将试样置于60℃（140℉）温度条件下，测定马歇尔稳定度（实验中所观察到的最大荷载）以及流值（对应最大荷载时试件的变形）。
综合评价这些数据，将其绘成一系列曲线，这些曲线包括：密度与沥青用量关系曲线、空隙率与沥青用量关系曲线、沥青填隙率（VFA）与沥青用量关系曲线、马歇尔稳定度与沥青用量关系曲线以及流值与沥青用量关系曲线。设计沥青用量根据最大密度、4%的空隙率、75%的沥青填隙率和最大马歇尔稳定度所对应的4个沥青用量的平均值确定。接着应检验该沥青用量下所对应的孔隙率和沥青填隙率（VFA）保证在规范范围内以及马歇尔稳定度最大于规范规定的最小值，流值不超过规定的最大值。马歇尔法的配合比设计标准是根据对测试道路施加各种控制荷载以及在对一系列飞机荷载和环境因素综合作用下沥青混合料的性能决定的。
对于道路路面，使用时对该方法进行了改进。如在沥青协会规范中，沥青用量应根据4%的孔隙率来选择。试件每面的击实次数根据交通量的轻重不同分别采用35~75次。然后，检查混合料的其他性能指标，如马歇尔稳定度、流值以及VAM否已满足规范的规定。