本发明公开了一种放射性核素微球及其制备方法和应用。该放射性核素微球包括：至少一种或者多种放射性核素，负载放射性核素的微球。该微球采用改良的乳化聚合工艺，由结构单体、功能单体和乙烯基交联剂形成预聚物中间体，加入一种或多种放射性核素，与预聚物中间体配位聚合形成核粒子，加入一种或者多种小分子单体或高分子材料二次聚合成放射性微球。该放射性核素微球为一种水凝胶微球，悬浮性好，易于输送，血管介入时可以更容易到达血管末梢；该核素微球的核素负载效率高、载量大、脱落率低；该核素微球为负电荷的多孔微球，可以同时负载化疗药和多肽类生物药。本微球可经血管介入、经皮穿刺植入，可用于肝癌、肺癌等实体恶性肿瘤的治疗。