本发明公开了一种纳米二氧化钛/黑磷纳米片复合润滑剂及其制备方法,复合润滑剂中纳米二氧化钛与黑磷纳米片质量比为0.05-0.8:1,其中二氧化钛为非晶态球形结构,粒径为10-30nm,均匀分布在黑磷纳米片表面;该复合润滑剂制备方法简便、可控性好。本发明复合润滑剂润滑性好,能显著提高摩擦副在高载环境下的减摩润滑性能,能够应用于重型机械设备油润滑、粉末润滑等领域。