本发明提供一种基于元胞自动机的钢材热轧微观组织演化在线模拟和可视化方法，通过建立有限元模型，获取宏观物理量及其分布状态，经卷积神经网络训练后形成一个样本数据库；建立二维元胞自动机模型；将元胞自动机模型与钢材热轧自动化控制系统连接，调取钢种、规格、轧制速度、温度、压下量等实时工艺信息，并通过训练后的卷积神经网络获得对应的物理量场，将物理量场作为二维元胞自动机模型边界条件，模拟材料热轧过程中的微观组织演变，同时实现钢材轧制过程中微观组织演变的在线模拟和可视化。本发明算法可在线模拟板带材热轧过程中再结晶组织演变，实现微观组织演变模拟和可视化，为钢材热轧生产过程微观组织调控提供直观的可视化结果。