本申请公开了一种热作模具钢超细化热处理方法，包括如下步骤：在锻造后进行球化退火和超细化淬火，所述的超细化淬火，淬火温度为1040℃～1060℃，介质为水，时间为10～100min；所述的球化退火，温度为860～900℃，时间为10～24h。本发明通过超细化热处理，采用水为介质进行淬火处理，经过超细化热处理后的热作模具刚带状组织不仅可满足国际标准的要求，而且基本可达到SA～SB系列八个级别要求带状组织的要求，球化组织可达到AS1～AS5五个级别的要求。