本发明公开了一种超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜及其制备方法和应用，涉及辐射制冷材料技术领域，所述超疏水自清洁温度自适应辐射制冷薄膜，包括相变层和涂覆于所述相变层表面的透明有机层，且所述透明有机层表面分散有氟改性纳米无机粒子；所述透明有机层为聚氨酯与聚二甲基硅氧烷交联而成。本发明相变层表面涂覆有透明有机层和纳米无机粒子层组成的双层结构的超疏水复合层，使得辐射制冷薄膜具备超疏水自清洁功能的同时，拥有良好的强韧性、耐侯性和耐摩擦性；提高辐射制冷薄膜的疏水性和耐侯性，薄膜表面的静态水接触角最高达到165°。