本发明公开了一种高粘度复合改性沥青及其制备方法，以质量百分比计，包括以下组分：基质沥青84.7%~86.2%，高粘剂11.1%~12.0%，纳米蒙脱土2.5%~3.4%。本发明在普通高粘度改性沥青中掺加具有纳米层状结构的蒙脱土，利用纳米蒙脱土作为改性剂时会被插层的特点，显著提高普通高粘度改性沥青的阻隔性能，使阳光、空气和雨水等外部因素的渗透和扩散路径变曲折，从而大幅度改善其抗热氧、水和紫外光老化性能，同时普通高粘度改性沥青的其他路用性能并未降低，高温抗车辙、储存稳定性、抗疲劳等性能得到了不同程度的改善。