本发明公开一种调控镍基粉末高温合金微观组织的热处理方法，包括步骤：在γ′相溶解温度以上5～60℃下进行固溶处理，固溶时间为15min～6h；然后以0.1～30℃/min的冷却速率冷却至中间温度，使预先析出的γ′相在晶界附近优先形核，中间温度是γ′相析出百分比为1％～70％所对应的温度；之后在此中间温度进行保温处理5～120min，使晶界附近优先形核的γ′相长大，以促使锯齿晶界形成；最后空冷至室温，使细小的γ′相在晶内析出。通过改变中间温度和保温时间对锯齿晶界的振幅和晶内γ′相尺寸进行有效调控，从而获得既具有锯齿状晶界又含有细小γ′相的微观组织。