本发明公开了一种稠油采出水深度软化处理回用方法，属于污水处理领域。该稠油采出水深度软化处理回用方法为：（1）对稠油采出水进行预处理；（2）二级过滤处理；（3）将稠油采出水导入阳离子树脂交换器进行软化处理，然后通过螯合树脂交换器进行深度软化处理，使其钙离子、镁离子含量≤0.02mg/L，再将其导入稠油热采注汽锅炉中回用；所述螯合树脂交换器包含有胺基膦酸型螯合树脂交换层与亚胺基二乙酸型螯合树脂交换层。其优点是：该方法不需除硅单元；所用的螯合树脂交换器的运行方式具有多样型；节约清水资源，保护环境，具有显著的经济效益、良好的社会效益和环境效益。