本发明属于生物医用材料领域，涉及一种功能性聚氨基酸衍生物及其制备方法和应用。功能性聚氨基酸衍生物含有式Ⅰ的结构，R1为含有M基团的取代基，M基团为：R′‑苯基、C2‑C20的直链烷基、C3‑C60的支链烷基、联苯基、R″‑联苯基、疏水性荧光染料分子及其衍生物的脱氢基团、疏水性生物活性分子及其衍生物的脱氢基团及含有多个环状结构的直链或支链烷基中的至少一种，R′为C2‑C20的直链烷基或C3‑C60的支链烷基，R″为C1‑C20的直链烷基或C3‑C60的支链烷基，n＞0。本发明聚氨基酸衍生物在烷基化修饰下或活性氧物质作用下可实现高级结构和功能的转变，用作生物传感、药物递送、疾病诊断或治疗。