本发明公开了一种金属纤维多孔骨架复合相变材料热沉，包括金属纤维多孔骨架、相变材料、热沉基体、散热翅片，热沉基体内设空腔且顶面设置有开口；金属纤维多孔骨架为填充于所述空腔内的金属纤维烧结而成，其孔隙率范围为75％～98％，且与热沉基体烧结成一体；相变材料采用真空加热灌注的方式被填充于金属纤维多孔骨架内部的孔隙中，灌注率为95％～100％，散热翅片密封设置于热沉基体的上方开口处，且与热沉基体焊接为一体。本发明还公开了一种金属纤维多孔骨架复合相变材料热沉的制备方法。本发明制造工艺简单、适用于批量制造、成本低廉，通过在相变材料内部嵌入金属纤维多孔骨架，增强了热沉内部相变材料的导热能力。