本发明涉及复合材料制备技术领域，公开了玄武岩纤维增强聚醚醚酮基复合材料及其制备方法和应用。玄武岩纤维增强聚醚醚酮基复合材料的制备方法，包括：采用化学接枝的方法对玄武岩纤维表面进行改性，使其表面连接硅氧硅线型链为主体、苯环为侧基且不含脂肪链的链段，得到改性玄武岩纤维；将改性玄武岩纤维与聚醚醚酮在310℃～360℃下热压为复合材料。玄武岩纤维增强聚醚醚酮基复合材料，采用上述的制备方法制得，其具有优异的力学性能和耐温防腐性能。