Prof Colin Riordan, ordförande för universiteten Wales och rektor för Cardiff University, sade politiken att betala majoriteten av walesiska studenters terminsavgifter måste ändras.
Han vill ha det ersatt med ett medel testat bidrag för att hjälpa fattigare studenter.
Den walesiska regeringen sade att dess avgiftspolitik har varit en "hög framgång".
Prof Riordan berättade för BBC Wales' The Wales Report TV-program: "Om du använde samma inställning till studiebidraget, som du gör med underhållsbidrag, kunde du frigöra betydande medel för att tillåta walesiska universitet att konkurrera på samma sätt som andra universitet i Storbritannien och det är verkligen avgörande för vårt lands framtid.
"Det finns ingen gräns för antalet studenter som kan gå till universitet vilket innebär att det inte finns någon gräns för de pengar som behövs för att finansiera avgiftspolitiken och det betyder att det inte finns tillräckligt med pengar för att finansiera walesiska universitet."
I går försvarade förste minister Carwyn Jones den walesiska regeringens studieavgifter och avvisade tanken att studieavgiftsstödet skulle begränsas till walesiska studenter som studerar vid universitet i Wales snarare än någonstans de studerar i Storbritannien.
Han svarade Plaid Cymru ledare Leanne Wood som sade att den nuvarande politiken innebar för mycket walesiska offentliga pengar slutade med att gå till engelska universitet.
På söndagen sade den avgående utbildningsministern Huw Lewis att BBC Wales studiebidrag skulle finnas kvar efter maj månads val om Labour behöll makten.
Universiteten i Wales får huvuddelen av sin finansiering genom de studieavgifter som betalas av studenter.
De får också ett belopp från Higher Education Funding Council för Wales (HEFCW), runt 90 miljoner pund per år, som har skurits ned i år av den walesiska regeringen.
Prof Riordan sade att det hade sett en 40% nedskärning till finansiering som skulle resultera i förlorade arbetstillfällen och skulle påverka studenter.
"Den kritiska delen är att regeringen måste se till att tillräckligt med pengar fortfarande finns tillgängliga för att finansiera alla de områden som studieavgiften inte kan finansiera och det innebär att se till att finansiering finns tillgänglig för att se till att walesiska universitet kan fortsätta att vara den stora framgång de har varit under de senaste åren," sade han.
"Det framtida välståndet för folket i Wales finns i kunskapsekonomin och universiteten är byggstenarna i den ekonomin."
En talesperson från den walesiska regeringen sade: " Det råder inget tvivel om att vi har varit tvungna att fatta några svåra beslut inom denna budget, och vi inser att nedskärningen till HEFCW kommer att innebära utmaningar.
"Vi står fast vid vår policy för studieavgifter som har varit en stor framgång, har stött våra elever att studera en kurs och på en institution som är rätt för dem, och har inneburit att walesiska utexaminerade har lämnat universitetet med skulder som i genomsnitt är 22 000 pund lägre än utexaminerade från England."
Walesrapporten finns på BBC1 Wales kl. 22.40 GMT
Den walesiska regeringens avgiftspolitik hotar framtiden för högre utbildning i Wales, enligt det organ som representerar dess universitet.