本发明公开了一种钛合金及其制备方法，所述合金的化学成分及重量百分数为：Nb：33wt％～40wt％；O：0.3wt％～0.5wt％，余量为Ti；或者，所述合金的组份及重量百分比为：Nb：33wt％～40wt％；O：0.3wt％～0.5wt％，以及以下元素组：0～3wt％V、0～1wt％Mo、0～3wt％Al、0～3wt％Sn、0～4wt％Zr中的任一种或几种，余量为Ti。本发明合金经成分优化设计，可通过熔炼、热加工、冷加工后获得低层错能、大尺寸超细晶/纳米晶钛合金，该钛合金具有优异的强度与塑性的匹配，且制备方法突破了现有技术制备钛合金纳米材料的局限性，降低了工艺控制难度及制造成本，提高了生产效率，具有广阔的应用前景。