本发明涉及一种高性能碳化钛复合纳滤膜及其制备方法，包括：制备水相铸膜液，制备油相铸膜液，将基膜浸没在所述水相铸膜液中，取出所述基膜进行干燥，得到一次膜；将所述一次膜浸没在所述油相铸膜液中，取出所述一次膜进行加热，发生交联反应，得到高性能Ti₃C₂T_x复合纳滤膜。本发明提供的Ti₃C₂T_x复合纳滤膜为利用水相溶液和有机相溶液在聚合物基底上发生界面聚合反应，制备嵌有二维Ti₃C₂T_x纳米片的聚酰胺分离层，膜表面具有较好的亲水性和负电性，因此具有较高的纯水通量和二价盐截留率，同时还具有良好的稳定性，可以运用在硬水软化、高盐废水处理和海水脱盐等领域。