本发明提供了一种在月球原位制备水、氧气及金属单质的方法,属于探月领域。本发明在月球,将月球月海玄武岩进行加热,得到H-2；将月球月海玄武岩进行磁选,得到钛铁精矿,所述钛铁精矿中FeTiO-3的质量含量为85～95％；利用所述H-2还原钛铁精矿,得到铁、二氧化钛渣和水；将所述水进行电解,得到H-2和O-2；将所述二氧化钛渣进行锂热还原,得到钛硅合金和钛单质；将所述钛硅合金进行电解精炼,得到钛单质。本发明利用月球月海玄武岩中钛铁矿制备水、氧气和金属铁、钛及硅,使得月球原位制备水、氧气和金属能够经济并且可行。