本发明提供了一种具有双峰层状晶粒构型特征的纳米增强金属基复合材料及制备方法，所述材料由纳米增强体和金属基体构成，金属基体的晶粒呈现层状构型并且尺寸分布具有明显的双峰分布特征，粗晶层内富含高密度合金析出相。制备方法为：将纳米增强体粉末与金属粉末混合后经不同时间低速球磨，得到粗、细不同的纳米增强体均匀分散的片状复合粉末；将所述的两种粗、细片状复合粉末按比例混合、再高速球磨后，冷压、烧结、变形加工制得具有双峰层状晶粒构型的纳米增强金属基复合材料。富含高密度合金析出相的粗层的引入可以提高复合材料的屈服强度，双峰层状构型能更有效的缓解应力‑应变集中，实现了材料强塑性的同步提升。