本发明提供一种含钒钛高速列车车轴的热处理工艺,所述含钒钛高速列车车轴的化学成分质量百分比(wt%)为:0.25~0.32,Si:0.15~0.40,Mn:0.60~0.90,P:≤0.015,S:≤0.010,Cr:1.00~1.20,Mo:0.20~0.35,Ni:0.15~0.30,V:0.02~0.06,Ti:0.010~0.030,Cu:0.10~0.30,B:0.0008~0.0050,Als:0.010~0.050;所述含钒钛高速列车车轴的热处理工艺为:(1)880~930℃正火;(2)860~910℃淬火;(3)620~680℃回火。