本发明属于材料技术领域，具体涉及一种原位合成两亲性聚合物修饰碳纳米管的制备方法。将碳纳米管原料在酸性条件下超声辅助纯化后，在引发剂和适当温度条件下，乙烯基吡咯烷酮原位产生聚合反应并接枝到碳纳米管的表面，从而得到表面具有亲水亲油基的接枝型碳纳米管。含有此结构的碳纳米管在水、有机溶剂和聚合物基体中具有良好的分散性，从而改善了碳纳米管的分散性。本发明提供的制备方法简单易行，具有可控性和定量化的特点；所得的表面具有定量双亲性聚合物的碳纳米管，大大改善了碳纳米管的可加工性，为碳纳米管在复合材料、氢气存储、电子器件、传感器、生物材料等领域的应用铺平了道路。