本发明公开了一种含嘧啶酮结构的水性聚氨酯树脂及其制备方法和应用。所述方法包括以下步骤：将大分子二元醇加热去除水分，然后与二异氰酸酯及亲水扩链剂在搅拌和催化的条件下反应，得到第一预聚体，将其与2‑氨基‑4‑羟基‑6‑甲基嘧啶酮二醇及交联剂甲基化β‑环糊精反应得到第二预聚体；将其调节粘度后与中和剂反应，再加入水与二胺扩链剂，高速搅拌下分散乳化，得到水性超分子聚氨酯乳液。本发明提供的含嘧啶酮结构的水性聚氨酯树脂表现出良好的机械性能和自修复性能，乳液透明带蓝光稳定性好，绿色环保，在加热条件下即可实现自修复功能，无需催化剂，操作简单，自修复效率高；适合用于制备涂料、粘合剂、智能纺织品和增塑剂。