本发明公开了一种高温度均匀性冷轧辊回火热处理设备，包括导热油加热槽（1），所述的导热油加热槽（1）通过第一导热油管（5）与热处理过程槽（2）的内腔相连通，热处理过程槽（2）的内腔下部设有搅拌系统（7），且热处理过程槽（2）的底壁和侧壁上皆设有通过第二导热油管（4）与导热油加热槽（1）相连通的热交换系统（6），导热油加热槽（1）出口处的第一导热油管（5）和第二导热油管（4）上皆设有手动阀门（9），手动阀门（9）后侧的第一导热油管（5）和第二导热油管（4）上分别设有由控制系统（2）控制的电磁阀（10）。本发明的槽内温度均匀性可以达到±1℃，解决了高均匀性要求的轧辊热处理，适宜推广使用。