本发明涉及一种聚酰亚胺复合材料、复合薄膜及其制备方法。聚酰亚胺复合材料包括聚酰亚胺，贵金属Au、Ag或Pt纳米颗粒和TiO2纳米管，贵金属纳米颗粒原位生长在所述TiO2纳米管的内壁和外壁上。通过光还原工艺在TiO2纳米管的内壁和外壁上原位生长贵金属纳米颗粒，再将其加入到二酐和二胺前驱体中进行原位聚合，得到聚酰亚胺前驱体复合材料，再亚胺化，得到所述聚酰亚胺复合材料。在普通聚酰亚胺中间层的上下表面，同时涂覆聚酰亚胺前驱体复合材料，之后亚胺化，得到聚酰亚胺复合薄膜。本发明的聚酰亚胺复合薄膜在保持优异的力学性能下，具有明显提高的耐电晕性能。