本发明属于多孔陶瓷及膜分离技术领域，涉及一种氧化铝晶须膜层结构的陶瓷膜及其制备方法与应用。其制备方法为：将莫来石晶须材料通过第一成型方法在陶瓷膜支撑体素坯表面形成莫来石晶须层获得莫来石晶须层支撑体素坯，将氧化铝晶须材料通过第二成型方法在莫来石晶须层支撑体素坯表面形成氧化铝晶须层获得晶须膜层陶瓷膜素坯，将晶须膜层陶瓷膜素坯烧结即得；所述第一成型方法为干压成型、喷涂成型或浸渍成型；所述第二成型方法为干压成型、喷涂成型或浸渍成型。本发明制备的陶瓷膜具有梯度孔结构且孔径可控，制备工艺简单，生产周期大大缩短；机械强度和渗透通量优异，适用于过滤分离领域且过滤效率高。