本发明提供了一种毛刷状荧光聚合物修饰的荧光微球，由硅胶颗粒、固定在所述硅胶颗粒表面的SI‑ATRP引发剂及荧光聚合物链组成，所述荧光聚合物链与所述SI‑ATRP引发剂通过SI‑ATRP反应链接。本发明所述的毛刷状荧光聚合物修饰的荧光微球，有效提高了该杂化微球的荧光负载量和荧光强度；采用硅胶基质，具有较好的机械强度，严格单分散。本发明还提供了一种毛刷状荧光聚合物修饰的荧光微球的制备方法，包括以下步骤：(1)荧光单体的合成；(2)SI‑ATRP引发剂的合成；(3)SI‑ATRP引发剂的固定；(4)荧光聚合物修饰的荧光微球的制备。采用本发明方法制备的荧光微球严格单分散、荧光强度高、稳定性好。