本发明涉及一种长效复合型微胶囊沥青路面自修复剂及其应用，该自修复剂包括外部大微胶囊与内部小微胶囊，所述外部大微胶囊由大微胶囊壁材、包裹于大微胶囊壁材内的大微胶囊芯材、以及分散于大微胶囊芯材中的纳米增强剂组成，所述的内部小微胶囊分散于所述大微胶囊芯材中，所述内部小微胶囊由小微胶囊壁材与包裹于小微胶囊壁材内的小微胶囊芯材组成。本发明的复合型微胶囊可实现沥青路面裂缝自修复，分散于芯材中的纳米增强剂增强了修复效果，并提高沥青混凝土力学性能、抗疲劳性能及使用寿命，内部小微胶囊延长沥青路面自修复的时效性，从而使沥青路面的服役质量和使用寿命得到大幅度提升。