本发明涉及一种马来酸酐改性纳米微晶纤维素增强天然橡胶及其制备方法。所述马来酸酐改性纳米微晶纤维素增强天然橡胶由马来酸酐、纳米微晶纤维素和天然橡胶复合而成。首先采用溶液混合法，将纳米微晶纤维素进行马来酸酐接枝改性，制备马来酸酐接枝纳米微晶纤维素；再采用溶胶凝胶法，制备改性纳米微晶纤维素增强的天然橡胶。本发明制备的马来酸酐改性纳米微晶纤维素增强天然橡胶具有良好的物理机械性能，拉伸强度和断裂伸长率显著提升，且耐高温、抗老化、摩擦性能都有一定地提高。本发明的制备工艺简单，反应发生条件并不苛刻，且无有害物质产生。