本发明涉及一种含钒钛动车组车轴用钢热处理工艺,包括如下步骤:(1)第一次淬火:将含钒钛高速动车组车轴用钢加热至温度870~900℃,在该温度段加热保温时间按1.5~2.0min/mm计算,随后进行水冷至室温;(2)第二次淬火:将含钒钛高速动车组车轴用钢加热至温度850~880℃,在该温度段加热保温时间按1.5~2.0min/mm计算,随后冷却;(3)回火:将含钒钛高速动车组车轴用钢加热至温度620~680℃,在该温度段加热保温时间按2~2.5min/mm计算,随后空冷至室温。本发明与现有技术相比具有强度高、抗疲劳性能优良的优点。