本发明涉及一种激光熔覆环境温度控制装置，其包括机架、加热单元、升降加热平台及控制单元，机架上部设置加热单元，加热单元包括上加热套筒及保温套筒，升降加热平台包括安装于机架底部的升降机构及位于升降机构上部的加热平台，该加热平台由升降机构驱动在保温套筒内部空间进行升降，在上加热套筒、保温套筒上设置测温孔，加热平台底部设置有冷却机构，加热单元、加热平台、升降机构及冷却机构均与控制单元进行控制连接。本发明还涉及基于激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层显微组织控制方法，既可在一定温度范围内形成基体与环境均热的保温环境，又可以在基体内部形成具有较大梯度的单向梯度温度场，从而满足激光熔覆组织控制及裂纹抑制工艺的应用需求。