本发明公开了一种马氏体耐热钢及其制备方法,其含有的各元素质量百分比为:C:0.1~0.2%;Cr:9~14%;Ni:2.5~3.5%;Mo:1.0~2.0%;W:0.5~1.0%;Mn:0.5~1.0%;Si:0.10~0.5%;V:0.10~0.5%;Nb:0.1~0.5%;N:0.02~0.05%;余量为Fe;其中析出的碳氮化合物呈弥散分布状态,所述的碳氮化合物包括M2X型、M7C3型、MX型和M6C型碳化物。本发明将马氏体耐热钢的合金化设计与回火工艺精确控制相结合,通过调整合金元素的含量及种类,采用较低温度回火,可显著提高马氏体耐热钢的高温强韧性能,获得高韧性的同时保持较高强度和硬度,避免回火脆性。