本发明提供了一种TC21钛合金大规格棒材的制备方法，包括以下步骤：一、将TC21钛合金铸锭进行开坯锻造，得到初级锻坯；二、将初级锻坯进行镦拔锻造，得到中间锻坯；三、进行均匀化处理；四、将中间锻坯进行成形锻造，得到截面直径为160mm～400mm的圆柱形TC21钛合金大规格棒材。本发明通过进行均匀化处理，并对锻造工艺进行优化，能够实现合金等轴组织至三态组织的控制，从而实现强度、塑性、韧性及疲劳性能的综合调控。本发明工艺简单可行，制备的TC21合金大规格棒材组织均匀细小，力学性能高，适于大规模工业化生产，满足航空、航天工业对高品质大规格TC21钛合金棒材的发展要求。