本发明公开了一种具备三维形变结构的双层复合纳米纤维膜及其制备方法和应用。制备过程为：分别配制聚己内酯和聚乳酸‑羟基乙酸共聚物溶液，然后将两种溶液按照不同比例进行混合，得到混合纺丝液A和混合纺丝液B，然后依次将混合纺丝液A和混合纺丝液B进行纺丝，得到纤维膜，然后在缓冲溶液中浸泡后，得到具备三维形变结构的双层复合纳米纤维膜；其中混合纺丝液A和混合纺丝液B中聚己内酯的质量分别为总溶质质量的25％和17％。所述双层复合纳米纤维膜在生理条件下自动形变为三维立体结构，能够加速羟基磷灰石的形成，很好的促进成骨分化和骨再生；同时双层复合纳米纤维膜由于含有较高含量的PLGA，因此还具备很好的生物相容性和生物可降解性。