本发明公开了一种Mg?Gd?Y?Zr系镁合金及其大型复杂铸件的热处理方法；所述镁合金包含如下重量百分比的各组分：Gd8.5～10%，Y2.5～3.5%，Zr0.4～0.6%，杂质≤0.15%，余量为Mg。本发明还涉及前述的Mg?Gd?Y?Zr系镁合金制备的大型复杂铸件的热处理方法，包括如下步骤：步骤1，将Mg?Gd?Y?Zr系镁合金铸件固溶，保温，空冷至室温；步骤2，时效处理，保温，空冷至室温，即可。本发明避免铸件因快速冷却导致各部分收缩不均匀，造成变形及开裂现象，成品率可提高50%以上。本发明工艺简单，节约水资源，适合大规模生产，可应用于汽车航空航天军工等多领域，满足多种应用场合的需求。