本发明公开了一种纳米复合氧化物弥散强化钼合金及其制备方法，属难熔金属基复合材料领域。以钼金属元素粉，Y2O3粉和Mo2Zr合金元素粉为原料，将合金成分按比例均匀混合封装，在高纯氩气气氛中采用高能球磨将Y2O3与Zr固溶于钼基体中，制备复合粉体，然后经放电等离子烧结进行粉体固化，析出纳米Zr‑Y‑O复合氧化物，制备纳米复合氧化物弥散强化钼合金。本发明利用Y2O3的固溶再析出机制，通过添加Zr元素与Y元素、游离氧反应形成具有萤石结构的Zr‑Y‑O复合氧化物，在清除钼基体游离氧的同时，将氧化物颗粒细化至5～30nm；且原位析出的氧化物颗粒与钼基体具有共格/半共格关系，且大多在晶粒内分布，起到沉淀强化的作用，可显著提高力学性能与抗辐照性能。