本发明公开了一种水冷式激光复合热喷涂涂层的制备方法，在激光复合热喷涂制备热障涂层过程中，持续保持基体背面受到良好的水冷效果以控制基体在涂层制备过程中的温度，实现高致密性热障涂层制备；本发明采用流动冷却水作为冷却源，搭建冷却系统，为防止基体温度过高对涂层的影响，通过采用水冷控制基体的温度，保证喷涂颗粒至基体表面时稳定的冷却速度，缓解涂层制备过程中的热应力，不仅解决了涂层开裂的问题，也可获得高致密性热障涂层从而显著提高涂层的综合性能。