本发明提供了一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法，所述Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 6％～14％，W 6％～10％，TiO2 2％～6％，余量为Co。本发明方法包括以下步骤：(1)按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；(2)压制成型，得到坯料；(3)将坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；(4)热等静压烧结，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体；(5)热挤压，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。本发明合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。