本发明公开了纳米合金热塑粒子、纳米合金膜及其制备方法和应用，纳米合金热塑粒子的制备方法，包括将热塑材料、树脂、第一固化剂通过溶剂溶解，加入装有聚乙二醇、水的容器中，机械搅拌形成均匀乳液，然后充氮气去除溶剂，剩余物质进行水洗过滤、干燥、固化、粉碎过筛，得到纳米合金热塑粒子。纳米合金膜的制备方法，包括通过真空混合设备将制备得到的纳米合金热塑粒子、第二热固性树脂、第二固化剂进行物理混合，形成纳米合金膜树脂体系，再经过涂膜设备进行涂膜，形成均匀的波浪纹路结构树脂膜。本发明制备的纳米合金膜可应用于预浸料生产，实现预浸料增韧与预浸料工艺性、热力学性能的平衡，同时延伸应用于RTM成型工艺中。