本发明公开了一种多级结构的碳基储能材料及其制备方法，涉及碳基储能材料领域。该多级结构的碳基储能材料及其制备方法，包括：a)由多个层状碳纳米片组成的第一层级；b)以二维或三维形式分布在所述第一层级上的碳纳米管，形成第二层级；c)嵌入在所述碳纳米管内或沉积在其表面的金属氧化物纳米颗粒，形成第三层级。该多级结构的碳基储能材料及其制备方法，采用多级结构的碳基电极，通过合理设计不同层级的结构，第一层级的高比表面积提供了更多的活性位点，第二层级的碳纳米管网络提供了更短的电子传输路径，而第三层级的金属氧化物纳米颗粒提供了额外的嵌入位点，共同作用以提高电极的容量、导电性和循环寿命。