本发明公开了一种天然橡胶复合材料，其原料包括天然橡胶、木质纤维素/蒙脱土/炭黑‑白炭黑双相填料复合补强剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫磺。本发明还提出天然橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：将开炼机升温预热，依次加入天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂NS、木质纤维素/蒙脱土/炭黑‑白炭黑双相填料复合补强剂、促进剂TMTD、硫磺混炼，混炼结束后静置得到混炼胶；将混炼胶经硫化工艺制得天然橡胶复合材料。本发明中木质纤维素/蒙脱土/炭黑‑白炭黑双相填料复合补强剂与天然橡胶的相容性好，加工性能优良，显著提高天然橡胶物理性能，制备工艺简单、成本低。