本发明提供了一种TiAl系层状复合板材制备方法，包括以下步骤：先制备高温TiAl合金薄板和高温Ti2AlNb合金薄板，再进行表面处理后真空扩散连接，然后放入包套组件内进行高温轧制，多道次高温轧制完成后，去除包套，打磨、清洗进行热处理，再根据设计要求进行机械加工，获得设计尺寸的层状复合板材，本发明通过通过真空扩散连接实现高温TiAl合金薄板和Ti2AlNb合金薄板的冶金连接，随后采用高温轧制实现层状复合板材的制备，最后通过热处理工艺实现薄板组织和反应界面组织双调控，实现工艺‑组织‑性能一体化，本发明中制备的TiAl系层状复合板材整体性好，组织均匀性可控、致密度高，可在高马赫数的航天飞行器的蒙皮及其它高温板材结构上使用。