本发明公开了一种多层纳米复合刀具涂层及其制备方法，在刀具基体表面采用物理气相沉积技术先涂覆一层氮化钛过渡层，然后再交替周期性涂镀多层铝钛硅氮化物涂层和铝铬氮涂层；其中氮化钛过渡层的厚度0.1～0.5微米，每层铝钛硅氮化物涂层和铝铬氮化物涂层的厚度各为0.1～0.5微米，重复4～20层生成多层结构的AlTiSiN/AlCrN纳米复合刀具涂层；本发明的涂层晶粒大小在5～15 nm，涂层总厚度1～6μm，涂层显微硬度25～40 GPa，高温稳定性达到1050℃以上；使用本发明制成的刀具，其抗机械磨损性能和抗高温氧化性能均有大幅度提高，可以满足高速加工对刀具材料更好性能的需求。