本发明公开了一种纤维素纳米纤维的制备方法,步骤为将纤维素原料和质量分数为60%‑80%的N‑甲基吗啉‑N‑氧化物水溶液混合溶胀。然后将去离子水加入混合液中稀释中止反应,稀释液经超声、离心洗涤等处理过程,得到稳定的纤维素纳米纤维悬浮液。制得的纤维素纳米纤维直径分布较小,平均直径约30nm,平均长度约几微米,长径比大于100。与现有技术相比,本发明使用N‑甲基吗啉‑N‑氧化物水溶液对纤维素进行物理溶胀处理,使得纤维素结构松散,易于进一步物理裂纤,再通过简单超声处理即可得到纤维素纳米纤维,制备过程属于纯物理方法,且时间较短,能耗较低,后处理简单,绿色环保。得到的纤维素纳米纤维产率高、长径比大。