本发明公开了一种基于忆阻器的双模PUF结构及其工作方法，该结构包括两个相同的阵列电路、判决模块，阵列电路的输出端分别连接判决模块的输入端，判决模块的输出端输出0/1密钥；阵列电路包括与门、n个PUF基本单元，n个PUF基本单元依次首尾连接，与门的两个输入端分别连接第n个PUF基本单元的输出端、使能信号EN，与门的输出端连接第1个PUF基本单元的输入端。本发明中由于忆阻器在高阻态具有随机性，进而会影响PUF输出密钥的值，实现了将忆阻器阻值随电压变化的特性与两种PUF模式切换结合，达到了增加CRPS、提高CRP效率、增强扛机器学习能力的目的。