本发明提供一种合成锐钛矿相纳米二氧化钛的新方法。该方法包括以下步骤：(1)向摩尔浓度为0.5mol·L-1-4mol·L-1四氯化钛水溶液中加入摩尔浓度为0.5mol·L-1-5mol·L-1的碱溶液，反应温度10℃-60℃；(2)将硫酸或可溶性硫酸盐加入到步骤(1)所述溶液中，制成体系中SO42-浓度为0.01mol·L-1-0.1mol·L-1的混合溶液；(3)在30分钟内将步骤(2)中所述混合溶液体系加热升温至100℃-150℃，保温反应0.5h-12h，得到纯锐钛矿相纳米二氧化钛。本发明方法的原料来源丰富、价格低廉，制备流程简单、设备要求低、适合工业化生产。