本发明公开了一种纳米CaCO3/纳米SiO2双重改性水性聚氨酯涂料及其制备方法。所述方法以低聚物二元醇、二异氰酸酯、纳米CaCO3、水性扩链剂、小分子亲水扩链剂、小分子醇类扩链剂、交联剂、碱性成盐剂和纳米SiO2等为原料，通过加成聚合制得纳米CaCO3/纳米SiO2双重改性水性聚氨酯乳液，再在乳液中加入水性流平剂、水性消泡剂和水性润湿剂、水性固化剂等助剂制备得纳米CaCO3/纳米SiO2双重改性水性聚氨酯涂料。本发明以水作为分散介质，不使用有机溶剂，环保无毒、低VOC。制得的改性水性聚氨酯涂料具有附着力高、防水性能突出、耐酸腐蚀性强、耐磨性好、机械性能优异等特性，附着力可以达到0级、耐磨率低至0.018，拉伸强度高达63.2MPa，适用于民用防水及隧道、高铁和地铁等防水工程。