本发明公开了一种钼基金属陶瓷核燃料芯块，包括钼基金属陶瓷基体，所述钼基金属陶瓷基体上具有呈阵列式均匀排列的通孔结构，所述通孔结构的内壁具有保护层，且所述保护层将通孔结构的内壁完全覆盖。本发明通过在原料石墨棒表面形成一层均匀的钼基金属涂层，并将其呈阵列式均匀排列在钼基金属陶瓷前驱粉体中，烧结后通过切、削、钻、磨等机械精加工工艺，从而在燃料芯块基体中形成内壁具有一定厚度的钼基金属保护层的通孔，避免了燃料芯块钼基金属陶瓷基体内部陶瓷相与外界环境的直接接触，起到保护作用，提高了钼基金属陶瓷核燃料芯块运行的安全可靠性。