本发明公开了一种梯度纳米孪晶铜块体材料及其温度控制制备方法，属于纳米结构金属材料技术领域。该材料采用直流电解沉积技术制备，微观结构由微米级的柱状晶粒组成，柱状晶粒内存在纳米级的孪晶片层；在垂直于沉积面的方向上晶粒尺寸、孪晶片层厚度和截面样品硬度呈现由大到小或由小到大的连续梯度变化。该材料综合了纳米孪晶结构与梯度结构两种有效的强韧化结构，更有效地提高了纯铜材料的力学性能。该材料的屈服强度可达479±16MPa，抗拉强度可达到520±12MPa，同时均匀延伸率可达到7±0.5％。本发明在直流电解沉积技术制备过程中，通过控制电解液温度的变化类型即可得到不同梯度类型的梯度纳米孪晶铜材料。