一种重油加氢转化方法，包括以下步骤：（1）存在氢气，存在或不存在临氢热裂化催化剂的条件下，重油进入第一反应器，进行临氢热裂化反应；（2）将第一反应器的反应产物分离为轻馏分油、重馏分油和渣油；（3）渣油与临氢热裂化催化剂、氢气进入第二反应器，在较低温度下进行临氢热裂化反应；（4）第二反应器反应产物分离得到轻馏分油、重馏分油和渣油；（5）所述重馏分油进入固定床反应器，与加氢裂化催化剂接触，在加氢裂化条件下进行加氢裂化反应得到轻质油；其中第二反应器的反应温度比第一反应器的反应温度低5～50℃。与现有技术相比，本发明提供的方法显著提高了重油转化率和轻质油收率，提高了重馏分油的轻质化率。