一种高导热C/C复合材料，所述C/C复合材料由炭纤维基体、纳米碳管、热解炭组成，所述纳米碳管垂直分布于炭纤维基体表面，热解炭在炭纤维表面和纳米碳管表面“三维”沉积，形成高织构CNT/PyC界面过渡层。其制备方法是：将无纬布叠层形成单向长纤维的炭纤维基体，在硝酸镍溶液中浸泡后干燥，煅烧、通H₂还原，原位生长纳米碳管后，进行CVD沉积，石墨化处理，得高导热C/C复合材料。本发明结构合理、导热率高、工艺简单、操作方便、可在炭纤维表面形成垂直均匀分布的纳米碳管，经CVD沉积，石墨化处理，在炭纤维与基体炭之间形成高织构CNT/PyC界面过渡层，大大提高了基体及过渡层的热传导效率。适于工业化生产。