本发明提供一种自由锻成形镍基高温合金晶粒细化方法，包括如下步骤：步骤1：对镍基高温合金锻坯进行锻造变形成锻件，所述锻造变形的过程中：温度需在950℃～1150℃，变形量20％～34％，锻造比≥4；步骤2：将锻件直接热送装炉，进行短时高温退火热处理，退火热处理的工艺为：退火温度1100℃～1150℃，保温时间10～40分钟；退火完成后进行炉冷；步骤3：对所述锻件进行标准性能热处理，包括：固溶处理、稳定化处理和时效处理。本发明通过利用了静/亚动态再结晶对锻造过程形成的粗晶/混晶组织的再次细化作用，使得在小变形、中高应变速率下变形后的得到的锻件混晶组织重新变得均匀，从而达到提升镍基合金锻件组织均匀性的目的。