本发明公开了一种提高油页岩热解轻质油产率的方法，属于油页岩热解技术领域。在油页岩热解过程中，持续通入超临界水，超临界水携带过渡金属进入油页岩孔隙结构中协同催化油页岩的热解，并在热解过程中加入助溶剂，降低超临界水携带过渡金属与油页岩形成的混相压力，降低热解反应的活化能，加快传质和传热速率。超临界水协同过渡金属催化剂可以促进大分子重质油裂解，抑制缩合反应，过渡金属可提供加氢反应活性位点，从而达到提高油页岩热解轻质油产率的目的。