一种冷轧板材激光在线退火设备及工艺，所述设备包括轧机本体、收卷机以及设于二者之间的防氧化保护装置；防氧化保护装置的工作室上表面设有上激光头管道和上保护气进口管道，下表面设有下激光头管道和下保护气进口管道；上、下激光头管道均包括多个并排设置于工作室上的管道口，且排列方位与轧制板材的移动方向一致，管道口内设有用于射出激光束的激光头，激光束通过上下各管道口辐照轧制板材的整个宽度，形成激光辐照区。本发明还包括一种冷轧板材激光在线退火工艺。本发明可实现轧制板材表面退火温度灵活调节，还可根据不同轧制板材的退火温度要求，快速设定激光在线退火参数，提高轧制板材在线退火质量。