本发明公开了一种多层超材料单元结构及其制备与调控方法，其由上至下依次为表层金属、上层介质、中间层金属、下层介质、底层金属。表层及中间层金属由尺寸不同的金属环所组成，且这两层金属环之间同时存在重叠区域与未重叠区域，结构的底层金属为连续的金属膜。对于本发明所提出的多层超材料，除了可以通过传统的改变谐振金属图形、金属与介质材料参数等手段进行性能调节之外，重要的是，还可以通过改变表层及中间层两层金属环的直径大小、两环的重叠区域的宽度、以及两环的未重叠区域的宽度等手段来调节超材料对入射电磁波的响应频率与频带。与传统的超材料结构相比，本发明具有更宽的响应频带、更集中的介质损耗、更薄的器件材料等优点。