本发明提供一种应用于工艺腔室的温度补偿方法和工艺腔室，温度补偿方法包括：针对每一测温仪，根据测温仪对应位置处膜层的膜厚值以及工艺腔室的温度敏感值确定测温仪对应的第一温度补偿值；将每一测温仪对应的膜厚值与多个膜厚值的平均值之间的差值、膜层的均匀值与预设膜层均匀值之间的差值以及每一测温仪对应的第一温度补偿值输入预先训练的温度补偿模型，得到每一测温仪对应的第二温度补偿值；根据测温仪对应的第一温度补偿值和第二温度补偿值得到测温仪对应的目标温度补偿值。本发明提供的温度补偿方法仅需一步调试便可以找到满足需求的温度补偿值，节省了测试用晶圆的消耗量，简化了机台操作，且能够实现机台自动化确定温度补偿值。