本发明涉及Ti2AlNb基合金技术领域，尤其是涉及一种Ti2AlNb基合金棒材及其制备方法和应用。所述制备方法包括如下步骤：(A)将Ti2AlNb基合金铸锭在1160～1200℃进行均匀化热处理得到铸锭坯料；(B)在1130～1170℃保温处理，然后进行挤压拔长得到一次棒坯；(C)将一次棒坯在1020～1060℃保温处理，然后随炉冷却至500℃以下出炉；(D)然后在960～980℃保温处理，然后进行挤压拔长得到二次棒坯；(E)将二次棒坯进行固溶热处理和时效热处理，得到Ti2AlNb基合金棒材。该方法提高了Ti2AlNb基合金棒材的拉伸强度、延伸率和组织均匀性。