Изобретение относится к способу конверсии тяжелого сырья, включающему следующие стадии: смешивание тяжелого сырья с подходящим катализатором гидрирования и направление полученной смеси в зону первой гидрообработки (ГО1), в которую вводят водород или смесь водорода и H2S; направление потока, выходящего из зоны первой гидрообработки (ГО1), содержащего продукт реакции гидрообработки и катализатор в диспергированной фазе, в зону первой перегонки (П1), содержащую одну или более стадий мгновенного испарения, и/или атмосферной перегонки, и/или вакуумной перегонки, посредством чего разделяют различные фракции, поступающие из реакции гидрообработки; направление по меньшей мере части остатка после перегонки (вязкого остаточного нефтепродукта) или жидкости, выходящей из установки мгновенного испарения зоны первой перегонки (П1), содержащих катализатор в диспергированной фазе, обогащенных сульфидами металлов, полученными путем деметаллизации сырья и, возможно, содержащих минимальное количество кокса, в зону деасфальтизации (ДА) в присутствии растворителей, получая два потока, один из которых состоит из деасфальтированного масла (ДАМ), а другой содержит асфальтены и твердые продукты, предназначенные для направления на сброс или на извлечение металлов; направление потока, состоящего из деасфальтированного масла (ДАМ), в зону второй гидрообработки (ГО2), в которую вводят водород или смесь водорода и H2 S и подходящий катализатор гидрирования, содержащий переходный металл в концентрации, составляющей от 1000 до 30000 частей на миллион; направление выходящего потока из зоны второй гидрообработки (ГО2), содержащего продукт реакции гидрообработки и катализатор в диспергированной фазе, в зону второй перегонки (П2), содержащую одну или более стадий мгновенного испарения и/или перегонки, посредством чего разделяют различные фракции, поступающие из зоны второй гидрообработки; направление рециклом по меньшей мере части остатка после перегонки или жидкости, выходящей из блока мгновенного испарения зоны второй перегонки (П2), содержащих катализатор в диспергированной фазе, в зону второй гидрообработки (ГО2). Технический результат - увеличение степени конверсии без образования кокса или жидкого топлива. 25 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 4 пр.