本发明公开了一种碳纳米管膜的制备方法,包括如下步骤:(1)使用具有氧化性的无机酸将碳纳米管氧化为带有亲水性官能团的功能化的碳纳米管;(2)将功能化的碳纳米管分散于水中,并调节pH至3.5~7获得碳纳米管浸泡液;(3)将金属箔置于碳纳米管浸泡液中进行碳纳米管膜生长;(4)将生长完成的碳纳米管膜与金属箔分离;(5)清洗、干燥后获得碳纳米管膜成品,所述金属箔的材料为活泼性在镁与铜之间的金属的一种或任意组合。本发明制备方法借助氧化型的碳纳米管和金属之间的氧化还原电位差,实现了碳纳米管在金属表面的沉积和组装,碳纳米管不断沉积到金属箔表面,直至形成连续致密的碳纳米管膜。