本发明涉及一种可控表面屈曲燃料电池膜电极制备方法，通过预拉伸质子交换膜，在保持预拉伸的表面进行催化剂原子沉积形成纳米厚度的贵金属催化层，释放带有催化层的质子交换膜，形成表面屈曲形状，并通过控制预拉伸应变、催化层厚度以及后处理工艺的不同控制表面屈曲周期和波峰等参数的方法。与现有技术相比，本发明采用梯度刚度的涂层/柔性基底的有序表面屈曲现象来实现质子交换膜燃料电池的表面屈曲催化层制备，操作方法简单，制备结构多样，催化层传质性能高，可满足新一代燃料电池的性能需求和工艺成本控制。