本发明公开一种通过喷淋调控钢铁组织的热处理方法，属于钢铁热处理技术领域。本发明所述方法包括：喷淋前热处理过程、喷淋准备过程、喷淋控冷过程、应力释放慢冷过程、等温转变过程、空冷过程。通过喷淋工艺使奥氏体化后的中大型壁厚工件快速且均匀下降至中温区，避开珠光体和铁素体转变曲线，并在中温区进行等温转变调控钢铁基体组织，从而获得较小晶粒尺寸的贝氏体‑马氏体复组织。本发明工艺调控制备的钢铁材料具有较高的强韧性和耐磨性，对于中大壁厚件，可对工件心部至表面进行组织调控，获得百分含量呈梯度分布的马氏体、贝氏体、残余奥氏体组织。