本发明公开了一种水冷壁上集箱焊缝分区精准控温的热处理方法，其特征在于：水冷壁上集箱焊缝热处理采用五区分区控温，其中，五区分区包括：以水冷壁上集箱焊缝为中心包覆集箱焊缝的Ⅰ区主加热器控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱顶部的Ⅱ区辅助加热器控温区和Ⅲ区辅助加热器控温区、紧靠Ⅰ区主加热器安装在水冷壁上集箱底部的Ⅳ区凹型辅助加热器控温区和Ⅴ区凹型辅助加热器控温区；每个分区均由单独的控温热电偶控制与分区对应的加热器；本发明通过五区分区独立控温，实现了热处理过程温度的灵活调节，消除了使用绳式加热器无法对集箱上、下部温差进行调节的缺点；通过五区分区控温，实现了模块化安装，安装工艺简单，维护方便。