本发明公开了高可恢复应变的Ti-Nb-O记忆合金及其制备方法。该方法把纯Ti粉、Nb粉、TiO2粉和TiH2粉按照Ti原子、Nb原子和O原子和H原子比为（77～91）：（8～18）：（1～3）：（0～5）混合均匀，压制成型，得到生坯；生坯放入烧结炉中，在保护气体氛围下进行烧结，得到烧结态的Ti-Nb-O合金；Ti-Nb-O合金放入管式炉中，在氩气保护下进行固溶处理，固溶态的Ti-Nb-O记忆合金放入管式炉中，在氩气保护下进行时效处理，接着在冰水中快速冷却得到高可恢复应变。本发明Ti-Nb-O合金展现出低的弹性模量、极高的压缩强度和较高的可恢复应变，适合用于医用硬组织替换和修复材料。