本发明属于有色金属冶金领域，尤其涉及一种水热法制备三氧化二钒的方法，包括有以下步骤：采用氢气与钒浓度大于6g/L、氢离子浓度为10‑5～10‑14mol/L的高价钒溶液在高温高压反应装置中搅拌反应1小时以上，得到三氧化二钒水浆，所述的高价钒溶液为四价态与五价态钒的混合溶液，其中，反应温度为50～300℃，氢气分压大于1MPa；三氧化二钒水浆经固液分离后得到三氧化二钒滤饼与滤液；三氧化二钒滤饼经真空干燥，得到三氧化二钒。本发明具有工艺简单、环境友好、生产成本低的优点。