本发明提供一种碳纳米管增强酚醛‑有机硅树脂基碳纤维复合材料的制备方法，属于树脂基复合材料技术领域，具体方案如下：包括以下步骤：将碳纤维表面羧基化，将羧基化的碳纤维表面氨基化，将氨基化的碳纤维表面接枝二硫代氨基甲酸盐；将硝酸镍的乙醇溶液充分浸润接枝二硫代氨基甲酸盐的碳纤维得到负载镍的螯合物的碳纤维；将负载镍的螯合物的碳纤维、酚醛树脂和有机硅树脂混合，得到酚醛‑有机硅树脂基碳纤维复合材料，在管式炉中烧结，得到碳纳米管增强酚醛‑有机硅树脂基碳纤维复合材料。本发明首次在单向碳纤维复合材料中原位生长碳纳米管，同时酚醛‑有机硅树脂复合材料的力学性能有了很大提高。