本发明公开了一种碳纳米管膜/复合材料一体化成型应变监测方法，包括：制备碳纳米管取向膜；将碳纳米管膜根据需求切割成U型齿状传感器；将上述加工好的碳纳米管膜应变传感器与树脂进行复合，预固化成为碳纳米管膜预制体；复合材料的铺层，将碳纳米管膜预制体铺于复合材料预浸料的上下表面，形成可进行应变监测的碳纳米管膜复合材料；连接电极材料，在线监测应变，通过多种加载模式施加于复合材料，记录电阻仪的变化，计算出应变的实时变化。本发明制备的碳纳米管膜复合材料应变传感器能有效监测复合材料上各种形式的应变，响应迅速，敏感度高，克服了传感器泊松效应导致的多方向应变的影响，同时通过牵伸取向更好发挥了碳纳米管自身的压阻特性。