本发明涉及一种改性纤维素纳米晶及其制备方法和应用。其中，改性纤维素纳米晶的制备方法，包括以下步骤：(1)将微晶纤维素分散在高碘酸钠水溶液中，然后于60‑80℃反应70‑90min，待反应结束后，冷却至室温、洗涤、干燥，得到纤维素纳米晶；(2)将纤维素纳米晶分散在水中，随后加入三聚氰胺水溶液，于60‑80℃反应10‑30min，接着加入植酸水溶液，于60‑80℃反应10‑30min，待反应结束后，冷却至室温、洗涤、干燥，得到改性纤维素纳米晶。本发明制备的改性纤维素纳米晶是一种集炭源、气源和酸源于一体的新型阻燃剂，不仅具有高的热稳定性，还具有优异的阻燃性能，且制备工艺简单、环保、成本低廉。