本发明属于高分子材料技术领域，本发明具体公开了一种高伸长率高碳纳米管填充的水性聚氨酯树脂及其制备方法，包括以下重量份的制备原料：52~58份聚丙二醇聚醚多元醇、15~20份异氰酸酯、15~20份改性碳纳米管、4~8份新戊二醇、2~5份三乙胺、1~4份含磺酸基团的扩链剂、1~3份催化剂、50~80份水。本发明通过在水性聚氨酯树脂中加入大量的改性碳纳米管，显著的提高了水性聚氨酯树脂的伸长率，本发明所述的改性碳纳米管在体系中的相容性好，分散性好，所述的改性碳纳米管与本发明所合成的聚氨酯具有多种化学键作用，能够形成三维互穿的网络结构，显著的提高水性聚氨酯树脂的断裂伸长率。