本发明公开的制备二氧化钛纳米花阵列薄膜的方法，其步骤如下：将氢氟酸、硝酸与去离子水混合，配得酸洗液；在双氧水溶液中添加三聚氰胺和硝酸，得反应液；金属钛板表面经酸洗液酸洗，浸没于反应液中进行反应，反应后的钛片用去离子水清洗，干燥，浸入pH值到1.0～2.8热水中，反应60～90小时后取出，用去离子水清洗，干燥，即可。本发明方法简便易行，完全避免了后续热处理过程引起的晶粒长大及比表面积下降现象，制备过程不需要模板和催化剂，无污染，成本低，得到的薄膜与钛基板结合牢固，结晶度好，光催化活性高，可广泛应用在光催化、光电催化、薄膜太阳能电池、气体传感器、生物材料等众多领域。