本发明公开一种双连通结构钛镁复合材料及其制备方法和应用，涉及生物医用金属材料制备技术领域，制备方法包括以下步骤：通过均匀化球磨使钛粉和镁粉混合均匀，得到钛镁复合材料粉末；对复合材料粉末干燥后进行预压定型，得到钛镁复合材料粗坯；对复合材料粗坯进行高温高压烧结，得到双连通结构钛镁复合材料。本发明工艺简单、流程短，采用的高温高压固相烧结工艺，解决了传统粉末冶金法存在的镁氧化烧损、分布不均匀等组织调控难题以及材料致密度低、力学性能差等烧结难题。本发明制备的双连通结构钛镁复合材料是集优异的力学性能、生物相容性、成骨诱导性与成骨整合性一体化的新型生物医用复合材料，具有良好的应用前景。