本发明涉及复合膜及其制备方法和应用，其中，复合膜的制备方法，包括：将预处理液置于多孔支撑膜的任一表面，经第一热处理形成中间层，其中，所述预处理液包括水溶性高分子聚合物、交联剂、表面活性剂、石蜡以及酸性催化剂，所述预处理液的温度大于或者等于60℃，所述石蜡在所述预处理液中的质量分数为0.01%‑0.1%；将水相溶液、油相溶液依次置于所述中间层远离所述多孔支撑膜的表面，经第二热处理形成分离层，得到复合膜，其中，所述水相溶液包括多元胺，所述油相溶液包括多元酰氯以及烷烃溶剂。该制备方法制备的复合膜在应用于水处理时，能够同时具有高水通量和高截留率的性能。