本申请属于锂电池隔膜生产技术领域，提供一种在线热处理装置、制备系统、制备方法及其复合膜，主要包括放卷机构、排气机构、预热机构、热复合机构与热处理机构；所述放卷装置用于提供复合膜；所述排气机构用于将复合膜间的气体进行排出；所述预热机构用于将复合膜进行升温预热；所述热复合机构用于将复合膜进行热复合；所述热处理机构用于对复合膜进行在线热处理。本方案可以实现复合膜在放卷、排气、预热、热复合、热处理和拉伸等工序之间的连续性运作，以形成在线热处理方式以及对热处理后的复合膜进行拉伸成孔，整个工艺衔接性以及复合膜的热处理效果更好。