The present invention relates to a process for treating keratinous fibers, in particular human keratinous fibers such as the hair, comprising 1) a step of applying to the keratinous fibers of a composition comprising: a) one or more compounds selected from the group consisting of urea and / or urea derivatives, b) at least 4% by weight, relative to the total weight of the composition, of one or more polyols, the weight ratio of compound (s) b) / compound (s) a) being greater than or equal to 0.5, 2) a heat treatment step of the keratinous fibers, the heat treatment step 2) being preferably subsequent to step 1). The present invention also relates to a composition for use in the above process. La présente invention concerne un procédé de traitement des fibres kératiniques, en particulier des fibres kératiniques humaines telles que les cheveux, comprenant 1) une étape d'application sur les fibres kératiniques d'une composition comprenant : a) un ou plusieurs composés choisis parmi l'urée et/ou les dérivés d'urée, b) au moins 4 % en poids, par rapport au poids total de la composition, d'un ou plusieurs polyols, le ratio pondéral composé(s) b)/composé(s) a) étant supérieur ou égal à 0,5, 2) une étape de traitement thermique des fibres kératiniques, l'étape de traitement thermique 2) étant de préférence postérieure à l'étape 1). La présente invention concerne également une composition utilisable dans le procédé ci-dessus.