本发明公开了一种甲烷高温裂解联产炭黑及高纯氢气的方法,以热值为1300-1500kcal/Nm3的低热值燃气为燃料,以含甲烷气体为原料,采取控量供氧助燃低热值燃气充分燃烧,反应炉蓄热并排除余气-甲烷裂解交替工作模式,营造甲烷无氧高温裂解反应环境,具体包括助燃气体调节,反应炉蓄热、排除余气,甲烷裂解,收集炭黑,纯化制氢工序。本发明工艺简便,通过裂解反应炉的多级组联即可实现生产量的扩增和连续高效生产。本发明不仅能够充分利用低热值燃气资源,反应效率高,而且温室气体排放少,实现了低碳清洁循环生产,一套生产工艺实现了高品质炭黑和高纯氢气的联产。