本发明公开了一种重金属污染土壤热脱附分层修复方法及其土壤修复设备，通过土样标记、土样热脱附处理、土样固定处理和土样淋洗对重金属污染土壤进行修复，其中对土壤进行分层处理，将土壤分为耕作上层及耕作下层，并采用不同的修复方法进行处理：耕作上层的土壤先使用原位热脱附方法除去部分重金属污染物，再使用淋洗法和化学固定技术的联合修复方法进行修复处理；耕作下层的土壤使用化学固定技术进行处理。本发明高效节能且修复过程不对地下水造成影响，对土壤性质做区分且分区进行处理，避免材料浪费且修复效果良好。