本发明公开了一种沥青混合料改性剂及其制备方法和应用，所述的沥青混合料改性剂，包括组分和含量（重量百分数）：聚乙烯和聚丙烯材料中的一种或二种混和物50%~70%；粘合树脂15%~35%；沥青材料3%~10%；耐热抗水材料1%~10%；所述各组分之和为100%。本发明所述的沥青混合料改性剂，通过对沥青混合料改性剂的研究，研究出一种可以大幅提高沥青耐热抗水性能的改性材料。由于中空微球具有吸热和阻止其他材料内部传热，所以具有耐热性能；同时在受热情况下，此球形结构的无机中空微球会出现膨胀，起到阻水效果。