Neste trabalho foram estudados os efeitos do tratamento térmico para alívio de tensões na microestrutura e nas propriedades mecânicas do aço API 5L X65MS PSL2, fabricado pelo processo UOE, com chapa produzida através do processo de laminação controlada. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos em três temperaturas distintas (550 graus C, 600 graus C e 650 graus C) durante 1,5 horas em forno mufla, e resfriadas ao ar calmo na temperatura ambiente. Após o tratamento térmico o material foi submetido a ensaios mecânicos de tração, dureza, microdureza e avaliações microestruturais através da microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). O tamanho médio de grãos das amostras na condição de como recebida foi de 3,3 um. As amostras tratadas termicamente não mostraram alterações significativas no tamanho médio de grãos, que foram de 3,5 μm. Porém, verificou-se uma tendência à queda nos valores médios da dureza e da tensão limite de escoamento quando comparadas com os resultados das amostras como recebida . As amostras tratadas termicamente nas temperaturas de 550 graus C e 600 graus C não tiveram alterações significativas na tensão média do limite de resistência. Entretanto, o valor da tensão média do limite de resistência das amostras tratadas termicamente a 650 graus C apresentou uma tendência à queda. Contudo, a tendência à queda nos valores médios da dureza, das tensões limite de escoamento e limite de resistência, das amostras tratadas termicamente, estão dentro dos valores especificados por norma.