本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种梯度结构镍铜钨合金及其制备方法，采用电化学沉积技术，以镍为消耗性阳极，以钛、铜、铜合金、钢或镍为阴极，利用计算机控制电流密度和电镀液中添加剂浓度随时间的变化，在直流电流的作用下沉积形成同时具有化学成分梯度与晶粒尺寸梯度的梯度结构镍铜钨三元合金；所述添加剂包括铜盐、钨酸盐、柠檬酸或柠檬酸盐、糖精钠。本发明实现铜含量与钨含量逐渐变化的成分梯度以及晶粒尺寸梯度，而且制得的梯度结构镍铜钨合金质量好，微观结构和力学结构可控。