本发明属于污泥处理技术领域，并公开了一种基于热水解的污泥处理及综合利用方法及其应用，该方法包括：将含水率为75～90％的污泥注入反应釜，随后向热水解反应装置内注入1.5-2.5MPa的饱和蒸汽，当污泥的温度达到150～185℃时，停止注入饱和蒸汽并保持0～25分钟后获得热水解的泥浆；泥浆经厌氧消化反应制得沼气。本发明的热水解处理温度较低，可显著降低对污泥进行加热的时间以及因此的该处理方法的总处理时间，提高处理效率、降低能耗并节约成本。本发明制成的沼气可复用作锅炉系统燃料或外售，作为系统内蒸汽锅炉的燃料减少污泥处理所需的外购能源，从而降低了处理成本，提高了经济效益，实现了污泥的减量化、无害化和资源化。