一種聚丙烯腈基碳納米纖維-碳纖維多尺度增強體的制備方法，對得到的多層聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布進行熱處理。將經(jīng)過熱處理的各層聚丙烯腈納米纖維-碳纖維布按0°/0～90°疊層并縫合，得到聚丙烯腈納米纖維-碳纖維多尺度增強體的前驅(qū)體。對得到的聚丙烯腈納米纖維-碳纖維多尺度增強體的前驅(qū)體進行高溫碳化處理，得到增強的碳纖維-碳納米纖維多尺度預(yù)制體。本發(fā)明利用低成本的靜電紡絲-高溫碳化方法和簡單的疊層縫合方法，在不損失碳纖維的前提下，得到碳纖維-碳納米纖維多尺度增強體，用該多尺度增強體制備的碳/碳復合材料比單純用碳布疊層制備的碳/碳復合材料，層間剪切強度提高了30%～50%。