本发明提供一种基于钛石膏的路基填料及其制备方法和应用，涉及道路工程材料技术领域。所述路基填料由两部分组成，即组分A和组分B，所述组分A为经过预处理后的钛石膏，所述组分B为改性剂；所述改性剂包括高炉矿渣或烧结法赤泥、电石渣、粉煤灰、白泥或固硫灰渣、纳米材料、普通硅酸盐水泥、粘结剂、表面活性剂为和激发剂；其中，组分A占100份，所述组分B占组分A的0‑20％。本发明使用多种固废材料混合改性钛石膏，以废治废，复合表面活性剂、纳米材料、水泥，通过级配调整、孔隙填充及粉体表面改性，提升钛石膏新型路基填料的强度、水稳性能，缓解路基填料匮乏的难题，有效的保护环境，因此具有良好的实际应用价值。