本发明所述高分子量高热性能聚酰亚胺的合成方法：(1)二异氰酸酯双封端产物的制备(2)将芳香族四羧酸二酐溶解于极性非质子溶剂中，在搅拌下加入与芳香族四羧酸二酐的摩尔比为(1～1.1):1的二异氰酸酯双封端产物，和二异氰酸酯双封端产物质量1％～3％的催化剂，使反应体系的固含量为15％～65％，然后在80～130℃下搅拌反应0.5～2h，再升温至150～180℃搅拌反应5～8h，反应结束后将反应液倒入沉淀剂中得到沉淀，过滤得滤饼，将滤饼干燥即得到聚酰亚胺；(3)将步骤(2)得到的聚酰亚胺在150～250℃加热2～5h，再在300～350℃加热1～5h。本发明方法能提高聚酰亚胺的分子量和热性能。