本发明公开了一种提高TC4钛合金室温塑性的连续多步热氢处理工艺,是首先对TC4钛合金试样进行表面处理,然后将试样在真空环境下加热至充氢温度,再连续多步的充入氢气,每步充氢后至少保温至氢压稳定,最后一步充氢后空冷至室温,即完成对TC4钛合金室温塑性的提高。本发明的方法简便易行、成本较低且增塑效果明显,处理后的TC4钛合金室温塑性明显提高,这有利于TC4钛合金复杂结构件的室温塑性成形,可以扩大TC4钛合金的应用范围。