本发明提供一种用于改善钛合金丝材增材制造冶金组织的工艺，包括以下步骤：将钛合金丝材进行置氢处理，即：在置氢热处理炉中通入与钛合金丝材的重量成一定百分比的氢气，保温一定时间后，冷却至室温，即得到置氢钛合金丝材；置氢后的钛合金丝材进行高温固溶处理；将高温固溶处理后的钛合金丝材用于增材制造，通过送丝增材制造工艺打印获得钛合金工件；以及将钛合金工件进行退火与除氢处理。本发明通过前置的钛合金丝材置氢处理后得到置氢钛合金丝材，对置氢钛合金丝材进行固溶处理，以提高增材制造专用置氢打印丝材塑形；再利用固溶后的钛合金丝材进行增材制造得到钛合金工件，最后将制造的钛合金工件进行除氢热处理和退火，以细化改善送丝增材制造钛合金工件的显微组织。