本发明涉及Ti2AlNb基合金技术领域，尤其是涉及一种Ti2AlNb基合金板材及其制备方法和应用。本发明的Ti2AlNb基合金板材的制备方法，包括如下步骤：(A)将Ti2AlNb基合金铸锭依次在B2单相区、B2+α两相区、B2+α+O三相区和B2+O两相区的温度范围内进行三维换向锻造处理，然后进行镦粗得到板坯；(B)将所述板坯在920～950℃进行轧制得到Ti2AlNb基合金板材。该方法细化了Ti2AlNb基合金板材的晶粒尺寸、提高了Ti2AlNb基合金板材的组织均匀性和塑性。