本发明公开一种细化铝合金晶粒的形变热处理方法，所述方法先将铝合金在360~460℃保温30~60min，随后将铝合金材料冷却至室温后进行轧制变形，轧制变形量为18~30%，接着将预变形后的铝合金材料在260~290℃低温退火处理24~168 h，将低温退火后的铝合金材料冷却至室温后进行轧制变形，总轧制变形量为80~96%，最后对轧制成形的铝合金在260~310℃进行再结晶退火，处理时间为0.5~24 h。采用本发明方法处理的铝合金板材组织状态为均匀细小的等轴晶，实现了1~2μm的细晶组织状态，且本发明方法具有在加工设备及加工工件尺寸上不受限制的特点。