本发明公开了一种三维碳纳米相复合增强的铝基材料及其制备方法。其是先将铝粉浸入含双酚A二缩水甘油醚和六水合硝酸镍的乙醇溶液中，经磁力搅拌并滴加乙二胺，得到表面处理的铝粉，接着将表面处理的铝粉经还原后，与氧化石墨烯混合并进行低速球磨，再经还原后得到三维碳纳米相包覆的铝粉，最后将这些铝粉进行SPS烧结及冷轧，得到三维碳纳米相复合增强的铝基材料。本发明工艺简单易操作，成本低，所得复合增强的铝基材料通过构建三维碳纳米相增强载荷传递效率，从而显著提升铝基复合材料的力学性能，使其不仅具有高的拉伸强度，还保持较好的伸长率及强韧性，具有良好的可推广性。