一种基于氧化钒/氧化铝叠层结构的阻变存储器由下电极、阻变层和上电极组成并构成叠层结构,其中阻变层为氧化钒薄膜和氧化铝薄膜叠层结构,各层的厚度分别为:下电极50-200nm、氧化钒薄膜5-100nm、氧化铝薄膜1-50nm、上电极50-200nm;其制备方法中氧化钒薄膜由射频溅射法制备,在氧化钒薄膜上通过磁控溅射或热氧化的方法制备氧化铝薄膜。本发明的优点是:该阻变存储器采用氧化钒/氧化铝叠层结构,具有两次reset现象,可以获得3个阻态:低阻态、中间阻态和高阻态,每个阻态之间有10倍以上的阻值比;此外还具有良好的保持性和重复性。