本发明涉及一种高强度细菌纤维素复合材料及其制备方法，其特征是采用原位培养的方法，在细菌纤维素培养过程中引入拉伸装置，使其原位生长时实现纤维素的定向排列；具体为向木醋杆菌生物培养液中添加可溶性聚合物，并于培养容器中放置可控伸缩的硅胶管，在细菌纤维素生物合成时向硅胶管中通氧气，调节硅胶管拉伸速度，生物合成的细菌纤维素水凝胶附着在硅胶管上沿拉伸方向形成高取向结构，同时培养液中的聚合物分子填充在细菌纤维素三维网状结构中，通过氢键相互作用力与细菌纤维素分子链连接，进一步提高了细菌纤维素复合材料的机械强度；制得的高强度细菌纤维素复合材料拉伸杨氏模量为3.0~8.0MPa，拉伸断裂应力为3.0~7.5MPa，拉伸断裂伸长率为10~40%。高强度细菌纤维素复合水凝胶属于高附加值生物材料，经机械和化学手段复合改性，其力学性能优于传统水凝胶，具有广阔的市场发展潜力。