本发明公开了一种复合电解质膜及其制备方法和应用，该复合电解质膜包括：多孔膜基底，所述多孔膜基底内填充有热熔性高分子填充颗粒；有机‑无机电解质填充层，所述有机‑无机电解质填充层设在所述多孔膜基底表面的至少一部分上，所述有机‑无机电解质填充层包括有机‑无机电解质，并且至少一部分所述有机‑无机电解质填充在所述多孔膜基底内；聚合物电解质缓冲层，所述聚合物电解质缓冲层设在所述有机‑无机电解质填充层的至少一部分上且作为与电极接触的面覆盖在所述多孔膜基底上。该复合电解质膜具有安全性能高、机械强度优异、室温电导率高及与正、负极界面相容性好等优点。