本发明公开的一种组织工程骨为具有三维毛细血管网的多层细胞片叠层化物，所述的多层细胞片叠层化物由n片叠置的骨髓间充质干细胞片及填充于各骨髓间充质干细胞片层间的血管内皮细胞构成，n=3~8。其制备方法为：先在细胞培养器皿表面上制备光敏半导体结构层，获得光敏的细胞培养皿；再用光敏的细胞培养皿培养骨髓间充质干细胞，并获取骨髓间充质干细胞片；最后构建由多层骨髓间充质干细胞片及血管内皮细胞构成的多层细胞片叠层化物，经培养获得组织工程骨。本发明的组织工程骨单纯由同源细胞构成，降低了免疫排斥及支架降解造成的污染，对骨缺损的修复及其早期血管化具有重要意义，且本发明的方法简单易行，便于推广。