本发明涉及一种具有高热扩散系数的模具钢及其制备方法，该模具钢由以下质量百分比的组分构成：C：0.30‑0.40％，Si：0.05‑0.10％，Mo：2.50‑3.40％，Nb：0.01‑0.05％，Co：0.30‑0.50％，RE：0.01‑0.05％，余量为Fe和不可避免的杂质；并且，模具钢中，P≤0.15％，S≤0.025％。该模具钢的制备方法包括依次设置的熔炼、电渣重熔、电渣锭退火、锻造、球化退火、淬火和回火工艺步骤。本发明的具有高热扩散系数的模具钢，通过采用新型的化学元素成份的配比，以及合理的工艺设置，可获得具有超高导热率的新型模具钢，并使由其加工的模具兼具优良的高温性能和极佳的综合力学性能。