本发明属于热处理领域，具体涉及一种激光热处理温度场均匀性控制方法及热处理系统，包括：监测并采集激光热处理区域表面温度，采集温度数据将用于温度拟合，同时根据温度传递函数计算加工区域温度；通过热成像仪所得面温度场结合实测温度数据值取得温度差值，并与预设的温度阈值进行比较，然后根据比较结果识别低于工件表面整体温度的相关点的坐标；经图像识别转换成对应的区域，被识别的区域信号反馈至总控中，振镜激光器对该识别区域进行同步补偿加热，通过振镜激光器同步补偿加热完成后，监测加热区域，根据所得图像判断加工质量。本发明通过工件表面加工区域内的温度控制达到了对加工状态进行实时监控的效果，简单易行、准确可靠。