本发明公开了一种轻质高强木材及其制备方法，该轻质高强木材具有由中空管状木材细胞单元紧密排布形成的多孔微结构，木材细胞壁是由纳米纤维素纤维及木质素构成的致密、高强单元。该木材密度约0.35‑0.72g·cm‑3，比强度为246‑444MPa·g·cm‑3。制备方法为：首先原位去除木材中的部分木质素；后向木材的孔道与空腔结构中灌注填充物；待填充物固化后，径向加压干燥，最后脱出填充物获得轻质高强木材。本发明改性的强化木材极大程度的保留了天然木材多孔特征，维持木材低密度特性并且大幅提升了木材的绝对强度、比强度等力学性能，是一种高效的细胞壁改性手段，可适用于大规模工业化生产。