一种以纤维素纤维为模板制备超长纤维状二氧化钛的方法，它涉及一种制备超长纤维状二氧化钛的方法。本发明是要解决现有方法制备出的纤维状材料长度很难达到15μm以上，并且工艺复杂、来源单一、成本高以及产量低的问题，具体方法为：一、制备天然纤维分散液；二、制备附着有TiOH³⁺的天然纤维的分散液；三、制备附着有TiOSO₄的天然纤维的分散液；四、制备附着有二氧化钛的天然纤维；五、制备核-壳结构的附着有二氧化钛的湿态天然纤维；六、制备核-壳结构的有机-二氧化钛纤维；七、进行高温烧结，脱除模板后即完成本发明。本发明应用于光电材料、传感器、药物释放、储能材料、单分子探针和神经信号探测等领域。