本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种多尺度微结构的石墨双极板及其制备方法与应用。本发明采用鳞片石墨、酚醛树脂和导电填料为原料，通过适当的配比，使得石墨与石墨分子之间形成导电骨架，导电填料填充在导电骨架中，构成颗粒级配的多尺度微观结构，从微米级到纳米级填充，可以有效地增加导电通路，提升电导率，提升其密度，并增强其机械性能，进而提高燃料电池的发电效率和循环寿命。本发明的制备方法通过控制热压步骤的时间、温度、压力等重要参数，可使产品性能保持一致，由此制得的产品不变性、不开裂、电导率高且机械性能好。