本发明公开了一种掺杂纳米颗粒的细晶镁合金的制备方法，该方法首先将纳米颗粒掺杂到镁合金熔体，对掺杂纳米颗粒的镁合金熔体施加超声振动，并在二次超声振动的作用下凝固得到掺杂纳米颗粒的镁合金；最后将掺杂纳米颗粒的镁合金置于加工模具中保温一定时间，进行多步变温压缩，压缩温度为300～400℃，经过3～6步压缩得到掺杂纳米颗粒的细晶镁合金。本发明首次采用两步超声振动-多步变温压缩复合工艺成功制备出了掺杂纳米颗粒的细晶镁合金，有效解决了凝固过程中固液界面对纳米颗粒的推移所导致的纳米颗粒聚集，并且通过多步变温压缩显著细化了掺杂纳米颗粒的镁合金的晶粒。本发明主要用于制备掺杂纳米颗粒的细晶镁合金。