本发明涉及金属材料表面高温防护涂层领域，具体为一种抗中高温氧化的Ti/TiN多层涂层及制备方法。Ti/TiN多层涂层由Ti子层和TiN子层依次交替沉积在钛合金基体上，第一层和最后一层均为TiN层，每个Ti子层厚度为0.05～1.0μm，每个TiN子层厚度为1.8～2.2μm，总层数为9～21中的奇数。所述Ti/TiN多层涂层的制备步骤包括：预处理、离子清洗和子层沉积。本发明可解决氮化物涂层厚度过厚容易因内应力和脆性过大而出现的开裂、剥落等问题，该涂层与基体结合强度良好，结构致密，具有良好的抗中高温氧化性，该Ti/TiN多层涂层可为军用飞机零部件的高温防护提供选择方案。