El tratamiento de recocido posterior es generalmente necesario para los aleaciones de titanio fabricadas aditivamente para descomponer fases metastables, aliviar el estrés residual y mejorar la ductilidad. En este trabajo, se utilizaron la resistividad eléctrica in situ y el análisis de perfil de línea de difracción de rayos X para monitorear los comportamientos de transformación de fase y las evoluciones de dislocación de una aleación Ti-6Al-4V construida por fusión de lecho de polvo láser bajo tratamiento de recocido posterior. Además, se adoptaron pruebas de dureza y tracción para revelar los efectos de la transformación de fase y las evoluciones de dislocación en las propiedades mecánicas. Los resultados indicaron que el tratamiento de recocido posterior descompuso el alfa martensítico en alfa + beta lamelar y eliminó dislocaciones de manera eficiente. La tasa de descomposición de la martensita aumentó con la temperatura de recocido. El recocido a 700 grados C durante 4 horas eliminó el 98% de las dislocaciones, y un recocido adicional solo tuvo una influencia limitada en la densidad de dislocaciones. El recocido a 700 grados C durante 16 horas es beneficioso para lograr una alta ductilidad del 10.3% debido a la favorable microestructura de equilibrio alfa + beta lamelar. Estos hallazgos proporcionan valiosos conocimientos para optimizar los procedimientos de tratamiento de recocido posterior para mejorar las propiedades mecánicas de las aleaciones Ti-6Al-4V fabricadas aditivamente.