本发明提供了石油炼化废催化剂中回收钒钼镍铝的方法，包括以下步骤：A)将废催化剂进行真空热解，得到脱油固废和重油；B)将所述脱油固废进行磨矿，将得到的磨矿后渣进行脱硫脱碳焙烧，得到焙砂；C)将所述焙砂进行钠化焙烧，将得到的钠化熟料进行水浸，得到钒钼溶液和镍铝渣；D)将所述钒钼溶液和所述镍铝渣分别进行处理，以实现钒、钼、镍、铝的回收。本发明解决了工业上废催化剂处理温度不可控、处理效果差异大的问题；大大降低了钠化焙烧过程中添加剂的用量；使得废催化剂中含油得以回收，大大减少常规燃烧产生的环境污染、能源浪费的问题。本发明中钒钼回收率均超过95％，获得高纯度的钼酸和偏钒酸铵，完成了镍铝的分离。