本发明一种钛基非晶/钛合金层状复合材料及其制备方法，属于金属基复合材料技术领域。该复合材料由钛基非晶层和钛合金层组成，钛基非晶合金与钛合金层相间排布，形成层状结构。该层状复合材料通过瞬间液态连接法制备，即将选定的钛基非晶带和钛合金带相间叠制成预制体，然后加热熔化、保温、水淬，得到钛基非晶/钛合金层状复合材料。该复合材料的非晶相层和钛合金层在二维空间连续均匀分布，协同变形，相互强化，使得材料的强度和塑性同时得到了明显改善。该复合材料具有优良力学性能、高比强度、微观结构均匀可控等特点，具有广阔的应用前景。