本发明涉及一种阴极催化膜、膜电极及其制备方法、燃料电池。该膜电极的制备方法中，阴极催化膜组包括疏水性和孔隙率逐级增高的n层阴极催化膜，n取不小于2的整数，阴极催化膜中的催化剂包括碳负载金属催化剂；将n层阴极催化膜浸渍于硫酸中分别进行腐蚀处理，且随着阴极催化膜的疏水性和孔隙率逐级增高，每次进行腐蚀处理的时间越长和/或每次进行腐蚀处理所采用的硫酸的浓度越高，得到腐蚀处理后的n层阴极催化膜：将阳极催化层设置质子交换膜的一侧，并按照疏水性和孔隙率逐级增高的规律，将腐蚀处理后的n层阴极催化膜依次设置在质子交换膜的另一侧，得到膜电极。该膜电极的制备方法可以提高制得的膜电极的排水能力和气体运输能力。