一种控制热轧高碳奥氏体不锈钢晶粒尺寸均匀性的方法，按以下步骤进行：(1)准备高碳奥氏体不锈钢热轧中厚板；(2)置于加热炉中900～920℃预热，预热时间t1＝(0.4～0.6)h；(3)预热板随炉升温至1000～1010℃进行再结晶处理；或取出后缓慢冷却，将加热炉升温至1000～1010℃，再将预热板置于加热炉中再结晶处理；(4)再结晶板随炉升温50～100℃固溶处理；或取出缓慢冷却，将加热炉升温50～90℃，再将再结晶板置于加热炉中固溶处理；(5)固溶板水淬至常温。本发明的方法以再结晶动力学和热力学为着力点，采取多阶段阶梯式退火的工艺将形变储能逐步释放，获得了晶粒均匀且可调控晶粒尺寸的中厚钢板，可操作性强，可实现工业化应用。