本发明公开了一种多孔碳基多组分纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：对具有精细分级多孔结构的天然生物材料进行预处理以用做模板；通过金属盐溶液的分步浸渍及气氛煅烧处理，制得具有生物模板精细分级结构的多孔碳为基体、并负载不同成分纳米单元的多组分复合材料。本发明方法所采用的模板来自广泛易得的天然生物材料并能直接提供碳源，通过选择不同的金属盐溶液，调控不同的浸渍过程和煅烧过程的工艺参数，可以实现对最终复合材料的多元组分和精细微纳分级结构进行控制。本发明的制备方法操作简单，成本低廉，且灵活可控，其所制得的纳米复合材料在催化、传感、锂电等领域具有广阔的应用前景。