本发明提供了一种晶圆级二氧化钒薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1、提供生长均匀的金属钒薄膜；S2、在温度为450～650℃且无氧的条件下，利用水蒸汽氧化所述金属钒薄膜，得到单斜相二氧化钒薄膜。本发明能制备出具有优异性能的晶圆级尺寸的二氧化钒薄膜，其均匀致密，相变过程可达三至四个数量级的电阻变化。该方法以水蒸汽作为温和的氧化剂，制备二氧化钒薄膜时可以在生长过程中实现自调节氧化机制，即能够制备出稳定的正四价的单斜相二氧化钒薄膜。本发明大大扩展了二氧化钒薄膜制备的生长温区，在450～650℃范围内均可高效制备二氧化钒薄膜；该方法简单易行、重复性高，整个薄膜生长过程无毒、环保，成本低。