本发明涉及一种生物质热裂解液化在线脱氧加氢制备生物油的方法，属于生物质能源技术领域。首先将生物质原料与甲酸钙反应，得到混合样品，使其进行热裂解液化反应，得到包括生物油、不可冷凝气体以及热解炭和碳酸钙固体的混合物的反应产物；将其中的热解炭和碳酸钙固体的混合物进行高温气化，得到一氧化碳和氧化钙，在氧化钙中加入水，经消化反应后得到氢氧化钙；将氢氧化钙与与一氧化碳进行羰基化反应生成甲酸钙，生成的甲酸钙用作热裂解液化反应的辅助原料。本发明方法制备工艺简单，在不增加生产成本的基础上提高产品性能；采用甲酸盐等助剂作为供氢载体，降低了生产成本。本方法制备的生物油中氧含量大幅度降低，生物油稳定性和热值得到提高。