本发明提供一种改性纳米纤维素晶体及其制备方法。该改性纳米纤维素晶体为二异氰酸酯改性的纳米纤维素晶体，二异氰酸酯的两个‑NCO分别与纳米纤维素‑OH发生反应通过‑NH‑COO‑键连接至纳米纤维素表面；二异氰酸酯与纳米纤维素晶体质量比为0.01:1‑6:1。其制法包括：将纳米纤维素晶体与部分有机溶剂混合后加入催化剂，在保护气体氛围下加入二异氰酸酯与剩余有机溶剂的混合液进行反应，得到所述改性纳米纤维素晶体。该改性纳米纤维素晶体具备优异的乳化性能且克服了由于纳米纤维素晶体极性过高导致的应用受限问题。