本发明提供了一种高强度超细孪晶纯钛及其制备方法，属于纯钛纳米材料技术领域。本发明通过高能脉冲电流对纯钛棒材进行前处理，使棒材组织能够完全等轴化；再通过低温退火处理进一步细化纯钛棒材的组织结构，在低温处理中不易发生氧化现象；最后对材料进行预变形处理，在超细晶内引入大量孪晶，进一步增加了纯钛材料的强度及韧性。本发明得到的高强度超细孪晶纯钛显微组织结构均匀细小，具有高强度高韧性的特点；且本发明的制备工艺操作简单，节省能源，效率高，可实现较好的经济效益。