本发明属于无缝金属复合管成形技术领域，具体涉及一种无缝金属复合管在线梯度控温设备及其轧制与热处理方法，其中设备包括沿轧制轴线依次布置的梯度控温组件和一号测温计；所述梯度控温组件包括N组并排设置的基本控温单元，所述基本控温单元由电磁感应加热模块和环形水雾冷却模块组成，所述环形水雾冷却模块沿圆周方向螺旋均布有多个水雾冷却喷头；本发明通过主动控制外层管材的外壁温度T1低于内层管材的内壁温度T2，轧制复合过程中外层管材温度较低从而具有良好的强度，可以避免出现外层管材撕裂现象，内层管材温度较高可以提高金属复合管轧制复合过程中的变形协调性。