本发明涉及合金材料技术领域，尤其是涉及一种Ti2AlNb合金冷轧箔材及其制备方法。Ti2AlNb合金冷轧箔材的制备方法，包括如下步骤：将Ti2AlNb合金板材进行轧制处理后，进行轧后真空热处理；所述轧制处理包括至少一道次的冷轧处理和每道次的所述冷轧处理前的轧前真空热处理；所述轧前真空热处理包括：于Ti2AlNb合金的β转变温度以上保温处理后，快速冷却。本发明在冷轧处理前对Ti2AlNb合金进行特定的真空热处理，得到细小晶粒的B2单相组织，具有优异的冷轧塑性；在轧制处理后，进行轧后真空热处理，B2单相组织转变为α2、B2和O的三相组织，使其同时具有良好的强度和塑性。