本发明涉及集成电路互连介质材料技术领域，尤其涉及一种高导热高绝缘的热塑性树脂组合物及其制备方法和应用。一种高导热高绝缘的热塑性树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：(1)端羧基聚硅氧烷改性环氧树脂的制备；(2)枝状三维氧化石墨烯的制备；(3)高导热高绝缘的热塑性树脂组合物的制备：将所述枝状三维氧化石墨烯加入所述端羧基聚硅氧烷改性环氧树脂中，混合搅拌得到所述高导热高绝缘的热塑性树脂组合物。本发明的目的在于提出一种高导热高绝缘的热塑性树脂组合物的制备方法，通过该制备方法制备得到的树脂组合物具有高导热性高绝缘性，其导热系数可根据配方进行调整，导热性能好，绝缘性能优异，适用范围广。