本发明公开了一种热作模具钢的细化晶粒均匀组织的方法，钢锭锻造后，在830～850℃保温，保温后第一次升温至1010～1030℃保温8～10小时，炉冷属于第一次冷却，降温速率≥50℃/h，炉冷至740‑760℃保温15～20小时，炉冷后第二次升温至930～950℃保温15～20小时；采用水空交替第二次冷却，将锻件表面温度降至250～300℃，在300～350℃的低温炉中保温8～10小时；第三次升温至750±10℃保温2‑4小时，第四次升温至830±10℃保温20～25小时，最后炉冷至小于500℃出炉空冷；第一次升温、第二次升温、第三次升温、第四次升温的温升速率≥100℃/h。本发明不仅大幅度减少了该类钢的返工热处理过程，同时也显著改善了其组织均匀性。