本发明公开了一种4D打印镍钛基形状记忆合金及其制备方法。所述制备方法包括制粉、双模型构建、路径能量耦合4D打印成型三个步骤,其核心是通过路径能量耦合的两种扫描策略,先熔化预成型合金粉末,再原位均匀化热处理预成型层,以实现弥散纳米沉淀相在等轴晶和柱状晶基体内的均匀分布,制备得到4D打印镍钛基形状记忆合金。本发明制备方法工艺周期短、能耗低、工艺简单、稳定性好,所制备的镍钛基形状记忆合金及其构件具有优异的力学性能、功能特性、功能稳定性和疲劳寿命,具有良好的推广应用前景。