본 발명은 티타늄공급원을 증류수에 용해하여 티타늄용해액을 생성한 후, 침전제를 첨가하고 수열합성하여 침전물을 생성하고 소성(annealing)하여 이산화티타늄(TiO2) 분말을 제조하는 단계(제1단계); 상기 이산화티타늄 분말에 수산화리튬(LiOHㆍH2O) 분말을 혼합하고 소성하여 티탄산리튬 전구체(Li2TiO3)를 제조하는 단계(제2단계);상기 티탄산리튬 전구체를 산처리하여 티탄산리튬 유도체를 형성하는 단계(제3단계); 및 상기 티탄산리튬 유도체를 소성하여 티탄산리튬 분말(Li4Ti5O12)을 제조하는 단계(제4단계)를 포함하는 음극 소재용 리튬 티타늄 산화물 제조방법을 제공한다. 따라서 리튬 이온 전지의 음극 소재로 사용되는 티탄산리튬 분말(Li4Ti5O12)을 티타늄광(ilmenite, FeTiO3)의 황산공정(sulfate process)에 의해 생산되는 저렴한 옥시황산티타늄(TiOSO4)을 출발물질로 하여 제조하고 이온교환공정에 의하여 제조된 티탄산리튬 유도체의 낮은 소성온도 조건을 이용하여 티탄산리튬 분말 제조공정의 효율을 매우 증가시킨다.