本发明提供了一种多尺寸单分散金纳米颗粒的制备方法：(1)在柠檬酸盐和第一还原剂的作用下，将金盐在水中进行还原反应，得到金纳米颗粒晶种；(2)将氯金酸、柠檬酸盐、表面活性剂和水混合，得到晶种生长液；(3)在第二还原剂条件下，将所述金纳米颗粒晶种在晶种生长液进行迭代生长，得到多尺寸的金纳米颗粒。本发明逐步生长不同粒径的单分散金纳米颗粒，利用表面活性剂在金纳米颗粒表面均匀包覆，改善了粒子的团聚现象，解决了粒径较大的金纳米颗粒分布范围较宽、单分散性差的问题，从而使金纳米粒子在光照条件下能最大程度的发挥光热转化性能。