本发明涉及一种二维原子光刻栅格结构制备方法，包括以下步骤：基于原子光刻技术在基板上进行第一次原子光刻，得到一维原子光刻沉积光栅样板；利用光阑的限位作用，保持会聚光指向与光栅样板的平面法向量指向不变，将光栅样板旋转角度θ；调整会聚光形成的驻波场空间高度使其与金属原子束待沉积区域存在重叠部分，在沉积光栅样板上进行第二次原子光刻，形成二维原子光栅菱形栅格结构，且菱形的其中一个内角与旋转角度相等。与现有单次沉积方法相比，本发明克服了二维激光冷却和二维光学势阱效果难以保证的问题，化繁为简，具备操作方便，栅格角度可控等优点。