本发明公开了一种制备超细晶镁合金的方法，包括以下步骤：将圆柱状镁合金坯料进行固溶处理；将坯料加热，将S型通道挤压凹模加热到相同温度，将加热后的坯料置于S型挤压凹模通道中挤压一次或者多次；将挤压后的坯料保温，将复合挤压凹模加热到相同温度，将坯料置于复合挤压凹模通道中一次挤压成型，得超细晶镁合金材料；所述复合挤压凹模为正挤压通道与S型通道挤压相结合的挤压通道，通过锥角形成正挤压上通道与下通道的过渡，正挤压下通道与S型通道的上通道重合，坯料在复合挤压凹模内先进行正挤压再进行S型通道挤压。本发明将S型通道挤压与复合挤压相结合，具有单道次变形量大的特点，通过单道次挤压即可大大细化材料组织，提高材料性能。