本发明公开了一种具有多层结构的碳陶制动盘及其制备方法，从内至外依次包含碳陶基体、陶瓷层、打底层、粘结层、摩擦层，所述碳陶基体以第一碳纤维预制体为增强体，碳、陶瓷为基体；所述陶瓷层以全网胎层为增强体，碳、陶瓷为基体；所述碳纤维预制体与全网胎层通过碳纤维针刺连接组合成第二碳纤维预制体，所述摩擦层为Si/SiC复合陶瓷层，其通过打底层、粘结层与陶瓷层、碳陶基体粘结为一体。本发明的碳陶制动盘，通过设置过渡的陶瓷层，避免了Si/SiC复合陶瓷层与碳陶基体之间的界面处的材料组分不均匀，且可以有效的缓解摩擦层与碳陶基体之间的热膨胀系数不匹配而产生的热应力，从而避免了Si/SiC复合陶瓷层的在高速制动过程中的