本发明提供了一种具有高韧性的可打印复合水凝胶及制备方法与应用。本发明通过采用含有甲基丙烯酰基团的单体制备得到改性明胶，采用催化氧化体系处理得到改性纤维素纳米晶；将制备得到的改性明胶和改性纤维素纳米晶混合，在催化条件下反应，得到具有高韧性的可打印复合水凝胶。改性纤维素纳米晶与改性明胶之间形成更强的共价键和氢键双交联网络，极大提高水凝胶的力学强度，同时使改性纳米晶的分散性更好，综合后有助于干细胞向软骨分化表达。因此，该复合水凝胶适合用于制备组织修复的生物医学工程材料。