本发明公开了一种复合雨生红球藻虾青素脂肪乳制剂及其制备方法与应用。该脂肪乳制剂包含雨生红球藻虾青素、植物油、乳化剂、抗氧剂、增溶剂、等渗调节剂。本发明通过将植物油、雨生红球藻虾青素、部分乳化剂和抗氧剂混匀，得到油相；将增溶剂、剩余乳化剂、等渗调节剂、调味剂、香精和防腐剂加入水中混匀，得到水相；将油相加入水相中，调节pH值，加入水，得到的初乳均质，过滤，充氮，灭菌，得到雨生红球藻虾青素脂肪乳制剂。本发明提供的脂肪乳制剂具有高度的分散性，优良的贮存稳定性，增强衰老模型大鼠的抗疲劳能力和学习记忆能力，提高胃组织中SOD活性并降低MDA含量；具有较好的清除体内自由基以及抗衰老效果。