一种含有纳米纤维的复合固态电解质薄膜及其制备方法，它涉及复合电解质及其制备方法。它是要解决现有的复合电解质中纳米材料团聚、电解质和负极之间界面兼容性差，导致电化学性能差的技术问题。本发明复合固态电解质薄膜由聚合物、锂盐和表面包覆型纳米纤维填料组成。制法：用钛酸酯偶联剂包覆无机纳米纤维，然后将其与聚合物、锂盐混合制备复合固态电解质溶液；再浇铸、干燥成膜。表面包覆型纳米纤维填料缓解了其在聚合物内的团聚，用该电解质薄膜装配成的固态锂电池在2.8V～4.3V电压范围内，室温下以0.2C的倍率充放电循环，首次放电比容量160.9mAh·g‑1，循环100次后容量保持率92.4％，可用于固态锂电池领域。