本发明公开了一种纳米场发射电子源及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤:a）将纳米材料与模板材料共同混合在溶液中形成一种混合物；b）将所述混合物沉积到基底上，形成纳米场发射阴极；c）通过清洗方法洗去所述纳米场发射阴极中的模板材料,并置于烘箱中干燥,获得三维多孔结构的纳米场发射电子源。本发明方法制得的纳米场发射电子源具有较高粗糙度，高比表面积的三维多孔网状纳米薄膜，以产生更高的有效发射面积，同时增大了整体结构的冗余度，从而大大提高了场发射电子源的耐用度和使用寿命，降低使用成本。