高温合金基体通过溶解大量的钼、钨、钴、铬、铌、钽、钒等合金元素，提高原子间结合力、产生基体晶格畸变、降低基体的堆垛层错能、形成原子偏聚区或短程有序区、阻碍位错运动、减慢基体元素的扩散速率、提高再结晶温度而实现合金基体的强化。采用多种元素进行综合固溶强化，可获得性能优异的固溶强化高温合金。例如，新发展的镍基铸造高温合金中加入大量钨和钼，两种元素总量高达13%，钨/钼不低于5，同时还辅有铬、钴和铌等进行固溶强化，固溶强化元素的总量达到20%～40%。不同元素共同进入奥氏体基体，会发生交互作用，使基体对一些合金元素的溶解度增大，还会出现短程有序结构，增加固溶强化作用。

固溶强化高温合金包括固溶强化铁基高温合金（如GH1015、GH1140、GH1035A、GH1180等）、固溶强化镍基高温合金（如GH3030、GH3044、GH3128、GH3625等）、固溶强化钴基高温合金（如GH5188、GH5605等）。中国已开发20余个固溶强化高温合金牌号，其中铁基高温合金9个牌号，镍基高温合金11个牌号，钴基高温合金3个牌号。

固溶状态下合金组织为γ奥氏体基体，有少量一次Ti（CN）、NbC和M₆C型碳化物。合金经650～900℃高温长期时效后，在晶界和晶内析出颗粒状或块状M₂₃C₆型碳化物，有利于持久性能。少数合金还析出少量γ′[Ni₃(Al,Ti)]强化相或γ″ [Ni₃Nb]强化相，提高高温强度。一些合金在高温长期时效过程中析出Laves（MgZn₂型）或σ（FeCr）相。Laves多呈块状，数量较少，对性能影响不大。σ多呈针状或条带状，降低持久强度和塑性。

固溶强化高温合金不但具有优良的抗氧化腐蚀性能、冷热疲劳性能及较高的抗高温蠕变性能，而且还具有良好的冷冲压和焊接等工艺性能。多数合金的使用温度可达900～1000℃，在低载荷的抗氧化环境中少数合金的使用温度可达1100～1200℃。主要用于生产各种板材、带材、棒材、饼材、丝材、管材等。用于制作燃气轮机燃烧室、机匣、隔热板、调节片等高温部件，火箭发动机的燃气导管和尾喷管等高温部件，以及化工设备高温部件。