本发明公开了一种3D玻璃热弯石墨模具，包括石墨模具基体、SiC层和MoSi2层，其中，SiC层镶嵌附着在石墨模具基体表面，MoSi2层附着在SiC层表面。本发明还公开了上述3D玻璃热弯石墨模具的制备方法，包括如下步骤：取石墨模具基体进行表面粗化、清洗处理得到中间体1；然后进行等离子喷涂处理在中间体1表面附着SiC层得到中间体2；再进行超音速等离子喷涂处理在中间体2表面附着MoSi2层得到3D玻璃热弯石墨模具。本发明通过SiC层、MoSi2层的相互配合并结合适宜的工艺参数，使得3D玻璃热弯石墨模具具有良好的抗氧化性和致密度，并且表面粗糙度低，光洁度好，使用寿命长。