本发明公开了一种双层复合热挤压膨化烟草柱的制备方法，包括如下步骤：将内层烟棒材料送入第一挤出机中混合并被推送进入内挤出通道，通过内挤出通道挤出成型得到内挤出物；同时将外包裹层材料送入第二挤出机中混合并被推送进入复合模具的外挤出通道，通过外挤出通道挤出成型得到外挤出物；外挤出物和内挤出物在复合模具的出口处复合成一体形成复合挤出物；并通过冷却输送设备将复合挤出物向外牵引，然后对复合挤出物烘干后再截断，得到所述烟草柱。本发明相比现有技术具有以下优点：能使复合制备得到的烟草柱的外包裹层既具有一定强度保持平整外观，又可塑形内层烟棒。