本发明涉及一种超支化、超宽分子量分布丁基橡胶的制备方法，利用异戊二烯、苯乙烯和丁二烯反应单体通过变温和变速聚合制备出两种链段[‑B‑SB/(S→B)‑BR‑]和[‑IR‑PS‑B‑]n，最后经偶联剂1,5‑二卤‑3,3二(2‑卤乙基)戊烷偶合制备出三元二杂臂星型共聚物。将上述三元二杂臂星型共聚物作为接枝剂在烷基卤化铝和质子酸复配的催化体系下，与异丁烯和异戊二烯通过阳离子聚合制备出超支化、超宽分子量分布的丁基橡胶。本发明实现了丁基橡胶物理机械性能和加工性能的平衡，保证了丁基橡胶在具有良好的粘弹性能同时，又能具有足够的生胶强度和良好的气密性。