本发明涉及纳米材料技术领域，公开了一种利用天然植物纤维制备纳米纤维素的方法，包括以下步骤：1)天然植物纤维经过预处理得到微晶纤维素；2)所述微晶纤维素经过纳米化处理得到纳米纤维素；其中，步骤1)所述的预处理包括粉碎、酸处理、生物酶处理、碱处理和漂白处理；步骤2)所述的纳米化处理包括超声波破碎和酶处理。本发明采用“机械‑化学‑生物”三项联合处理的预处理过程，可大幅降低粉末中半纤维素和木质素的含量，与传统单一的处理方式相比，涉及的试验条件简单可控、成本低、微晶纤维素成品率高；“超声波‑生物酶”联合处理的纳米化工艺，可使纳米纤维素颗粒尺寸更加均匀。