本发明提供了一种抗氧化稳定剂组合物及其在聚乙烯膜料中的应用。本发明提供的抗氧化稳定剂组合物包括：生物基亚磷酸酯抗氧剂、受阻酚抗氧剂和吸酸剂；所述生物基亚磷酸酯抗氧剂包括式(PS‑1)结构化合物和/或式(PS‑2)结构化合物；所述吸酸剂包括有机钙化合物和/或有机锌化合物。本发明针对聚乙烯膜料生产、加工过程特性，提供了一种适用于改善聚乙烯膜料抗氧化性能的抗氧化稳定剂组合物。本发明提供的抗氧化稳定剂组合物不含有壬基酚，不存在壬基酚的健康问题，且具有抗氧化效果好、低挥发、不迁移等特点，将其添加到聚乙烯膜料中可显著提升聚乙烯膜料的抗氧化性能及品质。