本发明提出了一种具有细片层显微组织结构的钛合金及其制造方法，其特征在于：1)合金中加入一定量的Si元素，使合金在一定条件下可析出Ti5Si3或Ti2Si型硅化物；2)控制影响硅化物溶解温度的合金化元素Zr、Sn和β稳定元素的加入量，保证钛合金的α+β/β相变点低于硅化物的溶解温度；3)合金在硅化物溶解温度以下充分变形、最后1～2火在α+β相区有适当变形，而且经过热处理后其原始β晶粒尺寸在200μm以下并呈细片层状结构。本发明还提出了一种满足上述条件的钛合金成分以及相应的冶炼、热加工和热处理工艺，按照本发明的工艺可以制备出原始β晶粒尺寸在200μm以下且呈细片层状的钛合金，它具有较高的强度及塑韧性匹配，是一种潜在的高强高韧耐高温钛合金材料，有望在在航空航天领域得到很好的推广应用。