本发明公开一种微纳结构的锂离子电池碳复合五氧化二铌材料的制备方法，包括以下步骤：在含铌的水溶液中加入表面活性剂、可溶性碳源和碱性缓释沉淀剂；将上述溶液转移至反应釜中进行水热反应；反应完成后冷却，对沉淀物进行分离和水洗，经真空冷冻干燥后得到具有微纳结构的碳复合五氧化二铌材料。本发明采用含铌水溶液为铌源，加入可溶性碳源后通过水热法制备出碳复合五氧化二铌粉体，具有微纳结构、形貌可控、导电性良好的优点；制备工艺简单，适合工业化生产；纳米尺度的材料能提供扩散距离短的优势，而且碳复合的微米结构能提升材料电导率以及容纳缓解纳米材料在锂离子脱嵌中体积变化，从而具有比容量高、循环性能好、倍率性能优异等优点。