本发明公开一种超高分子量聚乙烯纳米复合材料的制备方法。利用冻胶法制备UHMWPE冻胶成型，涉及大量溶剂的使用和回收，生产成本较高，生产效率低、易污染环境。该方法是首先将超高分子量聚乙烯、生物质纳米晶、抗氧化剂加入溶剂中，先经过溶胀过程，再经过溶解过程，得到超高分子量聚乙烯纳米填充冻胶；然后将超高分子量聚乙烯纳米填充冻胶注入双螺杆挤出机中，通过计量泵后经口模或喷丝孔挤出，经萃取、干燥和热牵伸得到超高分子量聚乙烯纳米复合材料。本发明方法减少了溶剂的使用量，大幅降低UHMWPE复合材料制品的成本，进而通过优化制备工艺，提高制品性能，进一步拓展UHMWPE的应用领域。