本发明提供了一种聚四氟乙烯/碳纤维复合离型膜及其制备方法和应用。该制备方法包括：步骤S1，采用热处理或酸处理的方式对碳纤维进行表面处理，得到表面改性碳纤维；步骤S2，将聚四氟乙烯树脂、表面改性碳纤维和润滑助剂混合后，熟化，形成熟化料；步骤S3，将熟化料进行压制、挤出，形成坯料；步骤S4，通过双辊压延的方式对坯料进行压延成膜，得到膜材料；步骤S5，对膜材料依次进行脱脂、定型，得到聚四氟乙烯/碳纤维复合离型膜。本发明制备的聚四氟乙烯/碳纤维复合膜非常适合作为离型膜使用，尤其适合用作复合质子交换膜制造过程中的涂布工艺所使用的离型膜。