本发明涉及钛合金制备技术领域，尤其是涉及一种Ti3Al合金细棒材及其制备方法。包括如下步骤：(a)将Ti3Al合金铸锭于B2单相区进行整形得到方坯，然后进行镦拔开坯，得到第一坯料；(b)然后依次于B2+α2两相区、B2+α2+O三相区进行镦拔开坯，然后于B2+α2+O三相区进行拔长，得到第二坯料；(c)倒棱甩圆后，于1000～1030℃温度进行一火径锻后，得到棒坯；(d)于1000～1030℃温度进行一火径锻后，再进行固溶时效处理。本发明通过快锻开坯和径锻成形组合工艺，快锻过程实现铸锭芯部晶粒的细化；配合径锻，改善铸锭表面组织状态，制备出组织均匀的Ti3Al合金细棒材，周期缩短，且成材率提高。