本发明公开了一种微纳多层复合介电材料及其制备方法及装置，它包括聚合物层与聚合物共混物层，聚合物层与聚合物共混物层之间为交替结构；在聚合物共混物层中，填料以球状、片状、线状或棒状中的一种或几种形态均匀分布在聚合物基体中。本发明采用在聚合物基体中加入填料，采用专用聚合物微纳层叠共挤装置，制备获得具有微纳多层结构的聚合物介电膜，能有效提高填料的分散性，使改性填料在产品中均匀分散于聚合物基体中，达到控制聚合物介电性能的目的。本发明的制备过程无溶剂和粘结剂，生产成本低廉，绿色环保，可实现连续生产，获得产品介电常数明显提高。