本发明提供了一种复合纳米纤维膜及其制备方法。首先，将热塑性聚合物母粒和乙烯醇-乙烯共聚物母粒进行双组份熔融纺丝，制备异型结构的双组份复合纤维，成型处理得到复合无纺布基层；然后，将乙烯醇-乙烯共聚物母粒和醋酸丁酸纤维素母粒共混，采用熔融挤出相分离法制备得到PVA-co-PE纳米纤维；最后，将PVA-co-PE纳米纤维制备成悬浮液，通过气压雾化与复合无纺布基层初步复合后，再进行热压处理，得到复合纳米纤维膜。该制备方法采用同一种材料作为纳米纤维膜复合结构中两层结构的聚合物材料，进行热压粘合，制备得到的复合纳米纤维膜具备优异的力学强度，且两层结构的界面结合稳定性高，粘合牢度大，不易发生分离。