本发明公开了一种PEM电解水制氢用气体扩散层，该气体扩散层由钛微孔层和钛基材层通过冶金结合而成，气体扩散层的总厚度为110μm～490μm，钛微孔层的厚度为10μm～100μm，平均孔径为1μm～8μm，钛基材层的厚度为100μm～480μm，平均孔径为10μm～25μm，本发明还公开了气体扩散层的制备方法：将钛粉压制得到生坯薄带，然后在生坯薄带上喷涂浆料，最后进行脱脂和烧结。本发明通过控制钛粉粒度、喂入速度和轧辊转速调控钛基材层的孔径，通过控制浆料配比、小颗粒钛粉粒度和喷枪压力调控钛微孔层的孔径，仅需一步烧结即可制备保证气液传输效率的有效降低催化剂负载量的PEM电解水制氢用气体扩散层。