将塑性变形同固态相变结合在一起，使经过微合金化的钢材获得所需外形和尺寸的同时，获得理想的内部组织和优异性能的热加工技术。也叫热机械处理。将金属塑性变形与热处理过程有机地结合起来，综合利用变形强化、相变强化、显微组织细化、位错密度和亚结构的变化以及碳氮化物的弥散强化作用，达到在获得预期的钢材(或零件)尺寸形状的同时获得所要求的综合力学性能。

中国明朝崇祯十年(1637年)宋应星撰《天工开物》一书中锤锻第十记载：“凡熟铁、钢铁、已经炉锤，水火未济，其质未坚。乘其出火之时，入清水淬之，名日健钢、健铁。言乎未健之时，为钢为铁，弱性尤存也”。这就是原始形态的形变热处理。而形变热处理这一名词是1951年哈维(R．F．Harvey)首先提出的。

中国自20世纪60年代初对形变热处理工艺、自70年代中期对控制轧制和控制冷却工艺进行了广泛的研究与开发，冶金工厂广泛采用控制轧制及控制冷却工艺生产高强度的板、卷、丝、带、管、型材等产品，机械工厂广泛采用形变热处理工艺生产连杆、轴类、叶片、齿轮、充气瓶、刀具、模具以及兵器零件。所涉及的钢种有结构钢、奥氏体钢、马氏体钢、弹簧钢、轴承钢、工具钢和铝合金、镍合金、钛合金以及不少纯金属，获得了极大的经济效益。对形变热处理工艺的分类标准，目前看法不完全一致，比较一致的分类方法如表所示。

由于形变热处理工艺具有节能、简化工艺、提高钢材综合性能、缩短生产周期、减少金属消耗、降低生产成本等一系列优点，因此，世界各国都对这一工艺给予关注，以期获得更为广泛的应用。