本发明公开了一种基于CNTs和激光增材制造加工技术制备高性能原位TiC增强钛基复合材料工件的方法，包括以下步骤：（1）将碳纳米管进行预超声分散处理；（2）将平均颗粒尺寸为45～75μm纯钛粉末与碳纳米管混合得到混合料；在氩气的保护下，通过球磨机对混合料进行球磨得到CNTs/Ti混合粉末；（3）通过激光增材制造加工方法成形球磨后的CNTs/Ti混合粉末得到高性能原位TiC增强钛基复合材料实体。本发明的优点在于：原位TiC增强相是基于CNTs原位反应而形成并均匀分布在钛基体中，具有较高的界面结合强度；复合材料晶粒显著细化；可实现试件的激光净成形或近净成形；可成形任意复杂异构零件。