一种基于碳纳米管增强的碳纤维多尺度增强复合材料构件的制备方法，其特征是将采用化学气相沉积生长的碳纳米管阵列或粉体从基底上剥离，放入充有惰性气体的密闭石英管内，将石英管置于微波场中，在微波作用下高温热处理完成后，将碳纳米管阵列或粉体转移到薄膜上，采用真空袋将碳纳米管阵列或粉体连同薄膜一同放置到真空导入模具平台抽真空，通过导流管导入树脂，充分浸润碳纳米管阵列或粉体，将浸润好的碳纳米管放置于复合材料预浸料层间与碳纤维形成多尺度增强结构。未固化的含碳纳米管的碳纤维多尺度增强复合材料放置于微波场中，在微波场中加热固化成型高性能、功能化复合材料构件。本发明能显著提高构件的抗冲击压缩性能和层间抗剪切能力。