本发明公开了一种钛硅共掺杂非晶碳氮复合薄膜的制备方法，首先将基体材料用金刚石微粉超声预处理后固定在真空镀膜室的旋转样品台上，调节基体与溅射靶之间距离；将镀膜室抽至本底真空后通入惰性气体或氮气，对基体表面进行离子溅射清洗；然后以高纯铬或硅靶作为脉冲直流磁控溅射的阴极靶材，在基体表面制备铬或硅薄膜缓冲层；最后以高纯钛柱、硅柱和石墨盘镶嵌组成的复合靶作为射频磁控溅射的阴极靶材，同时通入氩气、甲烷和氮气，在缓冲层表面制备钛硅共掺杂的非晶碳氮复合薄膜。本发明实现了非晶碳氮薄膜中的钛硅含量可调、非晶碳氮相、氮化硅相以及纳米晶石墨相和氮化物相的结构可控，得到的复合薄膜具有高硬度、高模量和低磨损率。