本发明涉及一种深冷热处理装置，包括深冷箱箱体和高温液体箱箱体，深冷箱箱体通过单向管道与高温液体箱箱体连通；深冷箱箱体上设有深冷箱上盖板，深冷箱箱体下端设有连通其内的液氮进入口，深冷箱箱体内设有第一升降机构、第一液位传感器、第一温度传感器、第一电热装置和助推装置，助推装置朝向单向管道设置；高温液体箱箱体上设有高温液体箱盖板和连通其内的高温液体输入管，高温液体输入管与高温液体发生装置连接，高温液体箱箱体内设有第二升降机构、第二液位传感器、第二温度传感器、底部电热装置、侧部电热装置和第二升降机构。本发明提高了设备的控温范围、速率、精度与稳定性，在深冷热处理领域具有重要的实用价值。