本发明公开了一种高取向碳纳米管复合预制体及其制备方法，属于纳米材料技术领域。所述制备方法将无规取向的碳纳米管薄膜与树脂进行复合制备成碳纳米管复合预制体；然后对所述预制体牵伸处理来提高碳纳米管取向度；对一次牵伸后的碳纳米管复合预制体进行热压处理后可以进行二次牵伸。本发明制备的碳纳米管复合预制体具有优异的力学性能、导热性能和导电性能，在结构材料、电子器件导热和电磁屏蔽等领域具有非常广阔的应用前景。本发明提供的碳纳米管复合预制体，增加了碳纳米管之间的相互作用，碳纳米管复合预制体经过二次牵伸后，牵伸率可高达55%，拉伸强度达到965MPa；由极化拉曼光谱测定的取向度达到9.8。