本发明涉及一种聚烯烃弹性体膜自粘沥青防水卷材及其制备方法和应用，该卷材包括依次设置的聚烯烃弹性体膜层、阻隔粘接层、自粘聚合物改性沥青层和隔离膜层，自粘聚合物改性沥青层的原料包含石油沥青、增粘树脂、改性剂、软化油和填料，石油沥青、增粘树脂、改性剂、软化油、填料的质量比为40～50:2～10:5～20:5～25:15～35，其中，填料至少含有改性粉料，改性粉料为表面经过胺基硅烷偶联剂改性的硅微粉或石英粉。本发明通过阻隔粘接层的设置，不仅能够使聚烯烃弹性体和改性沥青两种材料相互隔离，使其互不影响，提高防水卷材的长期稳定性，同时又能够将聚烯烃弹性体膜层和自粘聚合物改性沥青层可以牢固的粘接在一起，避免胶膜分离，提高防水卷材的长期稳定性和可靠性。