一种适用于低温复合材料贮箱的大直径开口密封结构，包括：复合材料板件、金属法兰盘、紧固螺栓等；复合材料板件沿周向设置若干通孔；金属法兰盘与复合材料板件接触一面沿周向设置螺纹盲孔，在螺纹盲孔形成的螺纹盲孔圈的内外圈分别设置密封槽，用于放置石墨密封圈；金属法兰盘位于复合材料板材一侧；密封垫块沿周向分布在复合材料板材另一侧，安装位置与复合材料板材上的通孔位置对应；密封垫块两侧的密封槽中分别安装金属橡胶复合密封圈和空心金属O型密封圈；紧固螺栓实现复合材料板件、金属法兰盘和密封垫块的固定。本发明提高了复合材料贮箱使用过程中的安全性和可靠性，密封结构可以实现多次拆装。