一种以聚酰亚胺片材为壁材的蜂窝结构材料及其制备方法，涉及高性能、耐高温蜂窝结构材料领域。包括：将填料均匀分散于聚酰胺酸溶液或聚酰亚胺树脂中；将聚酰亚胺短切纤维或聚酰亚胺纤维织物与上述溶液或树脂制备聚酰亚胺片材预成型体；将得到的片材预成型体经模具压制成带有凹凸结构的型材；将型材涂胶，然后多层叠加粘接并热压固化；将得到的叠层片材经拉伸形成蜂窝状结构材料；将得到的蜂窝材料再次浸胶，并加热固化定型。本发明的方法制得的蜂窝结构材料不仅具有优异的耐高低温性能、力学强度和耐湿热老化性能，还可通过控制填料的类型或引入导电纤维以得到结构功能一体化材料。