本发明涉及高分子薄膜技术领域，具体涉及一种具有彩虹质感的聚乳酸薄膜及其制备方法和其应用。聚乳酸薄膜由第一聚乳酸层和第二聚乳酸层交替叠加而成；所述第一聚乳酸层由质量百分比100％聚乳酸树脂A组成；所述第二聚乳酸层按质量百分比由70％～85％聚乳酸树脂B、10％～20％聚乳酸树脂C和5％～10％聚对苯二甲酸‑己二酸丁二醇酯组成；所述第一聚乳酸层和第二聚乳酸层的总层数≥40。本发明的聚乳酸薄膜使用双向拉伸工艺制备而成，该聚乳酸薄膜具有优异的彩虹视觉效果和力学性能，由于所有材质均使用了可生物降解树脂，可实现生物降解，对环境友好，符合低碳环保的可持续发展方向。