本发明公开了一种纳米结构钨合金及其制备方法。合金主要由金属钨组成，其中还含有重量百分比为0.05～1.0wt%的锆和0.2～2.0wt%的稀土金属氧化物颗粒，稀土金属氧化物颗粒为分布于金属钨晶粒内的氧化钇颗粒或氧化镧颗粒或氧化铈颗粒。方法为先将仲钨酸铵、稀土金属硝酸盐、柠檬酸和去离子水配制成透明的混合液后搅拌反应得凝胶，再将凝胶加热烘干后煅烧得氧化钨和稀土金属氧化物的混合粉体，接着，先将混合粉体置于氢气氛中还原反应得金属钨和稀土金属氧化物的混合粉体，再将其与金属锆或氢化锆粉体进行混合得含有钨、锆或氢化锆、稀土金属氧化物的混合粉体，最后对其进行压坯和烧结，制得目的产物。它可用于照明、高温部件、航空航天器件、耐高温容器等领域。