本发明提供了一种钛合金齿轮的制备方法，包括：采用3D打印的方法制备得到钛合金齿轮基体；将所述钛合金齿轮基体进行热等静压处理，得到钛合金齿轮坯体；采用熔覆的方法在所述钛合金齿轮坯体表面形成硬化层，得到钛合金齿轮，所述硬化层的厚度为1～2mm。本发明提供的钛合金齿轮的制备方法通过进行热等静压处理能够改善齿轮基体的力学性能，同时通过采用熔覆的方法能够在齿轮基体表面形成厚度较大的硬化层，本发明通过上述工艺制备得到的钛合金齿轮表面硬度高、摩擦系数低，耐磨损，抗冲击同时疲劳性能强，适用于航空航天、汽车工业等行业的齿轮传动设备。