本發明提供了一種碳納米管復合薄膜場發射陰極的制備方法,包括:S1、制備碳納米管/TiC/Ti復合材料;S2、將碳納米管/TiC/Ti復合材料和納米填充顆粒按質量比5:1-1:5混合,混合物加入到有機溶劑中,并采用超聲進行分散,形成第一漿料;S3、在銀電極上移植第一漿料,形成碳納米管復合薄膜;S4、在200°C-600°C的溫度下,將碳納米管復合薄膜放入燒結爐進行真空燒結或還原氣氛燒結,其中,燒結時間在15分鐘以上;S5、利用腐蝕劑腐蝕除去碳納米管復合薄膜燒結后表面的Ti,露出碳納米管/TiC發射尖端,并形成碳納米管復合薄膜場發射陰極。該方法制備的碳納米管復合薄膜場發射陰極結構增強了碳納米管發射體與基體粘附力和電接觸、改善了場發射性能。