本发明涉及一种聚酰亚胺气凝胶纤维及其制备方法与应用，制备方法包括以下步骤：1)将水溶性聚酰胺酸及三乙胺分散于水中，经溶胶凝胶后，得到聚酰胺酸水凝胶纺丝液；2)将聚酰胺酸水凝胶纺丝液挤出纺丝至水/醇/酸的混合凝固浴中进行溶剂置换，得到皮芯结构的聚酰胺酸水凝胶纤维；3)将聚酰胺酸水凝胶纤维进行牵伸后，送入低温槽中形成冰模板，收集后依次进行冷冻干燥、热亚胺化，得到皮芯结构的聚酰亚胺气凝胶纤维。与现有技术相比，本发明制备的聚酰亚胺气凝胶纤维的孔隙率高(＞90％)、耐低温，制备过程绿色环保、简单易操作，可连续制备高强度的聚酰亚胺气凝胶纤维，并且所制备的纤维可以应用于极端环境下的保温隔热服装材料。