本发明涉及3D复合材料技术领域，提供了一种3D导热复合材料，包括平面层和垂直植入平面层的导热增强体，所述平面层包括层叠设置的导热膜层，相邻的两层导热膜层由树脂层粘结，所述导热增强体为纤维pin针或金属针，本发明通过在平面层的厚度方向植入导热增强体纤维pin针或金属针，建立了厚度方向的导热通道，利用纤维pin针或金属针的高导热性实现了厚度方向的快速传热，而且平面层由单一的导热膜经树脂粘结构成，实现了复合材料面内温度的快速均一化，同步提高了3D复合材料的面内和厚度热导率。同时，导热增强体纤维pin针或金属针起到了层间增强的作用，提高了层间剪切性能。