本发明属于3D打印材料设计与制备领域，具体涉及一种径向分级多孔钛合金零件及其3D打印制备方法。所述多孔钛合金零件具有高孔隙率、高强度、轻质量等优点，包括若干个紧密排列的基本单元；所述基本单元包括单胞A、单胞B、单胞C和单胞D；所述单胞A作为所述多孔钛合金零件的最内层，形成所述多孔钛合金零件的最小密度和最大等效孔径；所述单胞B和单胞C依次作为所述多孔钛合金零件的次内层，形成所述多孔钛合金零件的中级孔径，并作为所述多孔钛合金零件的材料密度的多尺度平滑过渡；所述单胞D作为最外层，形成所述多孔钛合金零件的最小孔径和最大密度；由此令所述多孔钛合金零件形成多孔钛孔隙率与等效孔径分级渐变的结构。