本发明提出了一种高黏沥青改性剂及其制备方法和应用，高黏沥青改性剂由以下重量份的组分制备而成：沙林树脂50～80份，POK 10～40份，M-SEBS 0～15份，复合有机填料0～15份，偶联剂0.1～1.5份，促进剂0.1～1.5份，抗氧剂0.1～1份，润滑剂0～1份。其中，沙林树脂熔体流动速率为1.0～5.0g/10min，维卡软化点72～76℃；POK数均分子量为8.6万～12万，热变形温度为215℃；M-SEBS中马来酸酐质量占总重量的5％～15％，SEBS质量占总重量的85～95％。本发明中沙林树脂、POK含有芳烃、烷基等高分子聚合物，具有较强的机械强度和良好的弹性，与沥青的溶解性很好，可以与沥青充分混合，提高沥青的粘合性、弹性、耐热性等，M-SEBS提高各树脂间的界面相容性，保证了沥青混合料的强度和空隙率，提高透水性。