本发明公开了一种重质馏分油加氢处理方法。劣质重馏分油原料与氢气混合后，通过上流式反应器，进行脱金属和部分脱硫、脱氮反应；所得反应流出物进入设置于上流式反应器上部的气液分离装置；所得的气体经净化处理后，与所得液体以气液逆流的方式通过加氢处理反应器，进行深度脱硫、脱氮反应。本发明利用特殊结构的上流式反应器和逆流反应器相串联，在常规操作条件下，实现了高硫、高氮、高金属原料的精制与转化，使得综合脱杂质效果明显提高，从而保证了加氢催化剂活性的充分发挥，延长了催化剂的使用寿命。