本发明公开了一种非水体系中采用常压溶剂热法合成油溶性二氧化钛纳米线的制备方法。本发明是采用有机酸作为反应介质和修饰剂原位合成油溶性的二氧化钛纳米线。本制备方法具有原料廉价易得，工艺流程简便，产品成本低以及产率高等特点，适合规模化生产。所得二氧化钛纳米线能够以溶解的形式分散于苯、甲苯、石油醚、氯仿等非极性或弱极性溶剂中形成透明的纳米分散体系；为其作为润滑油添加剂、均相催化剂、聚合物、涂料及纤维的功能化纳米填料的使用提供了极大的便利，大大拓展了半导体二氧化钛纳米线的应用领域。