本发明公开了一种钛或钛合金TEM样品的制备方法，该方法包括：一、从钛或钛合金待测样品上截取初级样品并镶嵌，获得镶嵌样品；二、逐级研磨镶嵌样品并单面研磨减薄抛光，得到单面减薄的镶嵌样品；三、对单面减薄的镶嵌样品切割得到薄片，得到单面减薄的切割镶嵌样品；四、对单面减薄的切割镶嵌样品的划痕面进行逐级研磨，得到双面减薄的镶嵌样品；五、加热取出双面减薄的样品得到超薄片；六、将超薄片进行冲孔、双喷减薄和离子清扫，获得钛或钛合金TEM样品。本发明通过将样品镶嵌后依次对其两面进行研磨抛光，直接快速获得薄厚均匀、边缘无缺陷与表面无弯折的钛或钛合金TEM样品，保证了样品质量，提高了制样成功率。