模具热处理包括模具材料热处理和模具零件热处理。
模具材料热处理：在钢厂内完成，保证钢材质量，如基本力学性能，金相组织要符合国家标准或行业标准。特点是大型工业炉中大批量生产。
模具零件热处理：在模具制造厂完成，或专业热处理厂完成。特点是小批量或单件生产，工艺复杂多样，设备精良。
热处理工艺方法，分预备热处理和最终热处理。常用方法有：正火、退火、淬火、调质、渗碳及氮化等，见表。
热作模具钢的热处理
易切削预硬化型热作模具钢的热处理
非合金中碳热作模具钢的热处理
渗C型热作模具钢的热处理
耐腐蚀型热作模具钢的热处理
时效硬化热作模具钢的热处理

热作模具材料的性能对模具寿命有决定性的影响，根据模具的结构和使用情况，合理选用制模材料是模具工程师的重要任务之一。模具热处理及表面强化是模具制造中的关键工艺，是保证模具质量和使用寿命的重要环节，实际使用证明，在模具失效中由于热处理不当引起的占很大比例。

热作模具用途广泛，工作条件差别大，制造模具的材料范围很广。目前，冲压模、塑料模、压铸模、粉末冶金模的材料以钢为主，有些模具还可采用低熔点合金和非金属材料等。
热作模具钢是制造热作模具(热锻模、热顶锻模、热挤压模和压铸模等)的金属材料。该类模具在工作时与热金属接触，模腔表面会受热升温至300～400℃(热锻模)、500～800℃(热挤压模)，甚至高达1000℃左右(压铸模)。由于热作模具工况条件非常恶劣，是在非常苛刻的条件下工作的，如承受各种应力及金属熔液对模具工作表面的溶蚀，在工作中反复受到炽热金属的加热和冷却介质(水、油、空气)冷却的热循环交替作用。当炽热的金属放入热作模具型腔时，型腔表面急剧升温，表层产生压应力和压应变；当金属件取出时，型腔表面由于急剧降温而受到拉应力和拉应变作用，极易产生热疲劳等，因此要求模具材料具有高的热强度、高温硬度、冲击韧性、淬透性和好的热稳定性和抗冷热疲劳性能等。总之，要求热作模具有良好的综合力学性能。