本发明属于异构材料制备领域，具体涉及一种等离子熔覆制备异构材料的方法。包括预处理、底层熔覆、多层熔覆和固溶时效析出四步工序。具体步骤为：采用等离子熔覆，在高韧性材料A基体上熔覆高强度的材料B，再在高强度材料B基体上熔覆高韧性的材料A，按照特定的搭接堆垛方式重复以上的操作，最后经固溶时效析出获得三维方向上可控可设计的异构材料，最终实现材料的高强高韧。本发明通过等离子熔覆工艺及固溶时效析出制备多层复杂的异构复合材料，有效地避免杂质的掺入和界面氧化，易于进行工业生产，适用的原材料范围广，且熔覆样式及形状变化多样，实现了异质结构在三维方向上可控可设计。