本发明提供了一种高温高强低碳马氏体热强钢及其制备方法，其中低碳马氏体热强钢的化学成分质量百分比为：C：0.10～0.25wt％、Cr：10.0～13.0wt％、Ni：2.0～3.2wt％、Mo：1.50～2.50wt％、Si≤0.60wt％、Mn≤0.60wt％、W：0.4～0.8wt％、V：0.1～0.5wt％、Co：0.3～0.6wt％、Al：0.3～1.0wt％、Nb：0.01～0.2wt％，其余为Fe，其余为Fe，本发明热强钢通过同时析出纳米共格碳化物和金属间化合物实现高温强化，具有优良韧性，可用于航空发动机等特殊工况下某些结构零件，提高其使用寿命和使用温度。