本发明提供了一种细化热挤压镁合金组织的方法，包括：对热挤压镁合金采用冷却装置施加液氮进行冷却；所述冷却装置包括：架设于工件(8)外部的支架(10)；固定于所述支架(10)上用于存储液氮的液氮储槽(4)；支架(10)为罩于工件(8)外部的倒U形挡板，倒U型挡板顶面和两个侧面具有挡板的结构；设置于液氮储槽(4)出口处的喷嘴(7)，所述喷嘴(7)用于向所述工件(8)上喷淋液氮；设置于所述液氮储槽(4)和所述喷嘴(7)之间的阀门(6)；所述冷却过程中液氮的流量为0.6～1.2m3/h。本发明采用特定的冷却装置并控制液氮的流量避免了液氮飞溅以及型材爆裂的危险，而且使热挤压镁合金的组织得到明显细化。