本发明属于复合材料领域，具体涉及一种高度有序结构的层状金属硫族化合物(LMC)和碳纳米管(CNTs)柔性复合薄膜材料的结构设计及其制备方法。复合材料包括：超薄自支撑(透明)CNTs薄膜基体，以及均匀包覆在其表面的LMC薄膜，形成具有纳米尺度多孔结构、高导电通道的三维网络结构的柔性复合薄膜材料。制备方法包括：提供承载自支撑CNTs薄膜的合金支架，并在加热条件下对其承载的CNTs薄膜进行等离子体清洗处理；将预处理的CNTs薄膜在0.2～2Pa气压，30～800℃的温度下，利用磁控溅射沉积技术制备LMC/CNTs复合功能薄膜材料。本发明成功将脆性层状金属硫族化合物功能二维(2D)材料和一维(1D)CNTs进行有效连接，形成具有结构柔性的三维(3D)网络结构。