本发明提供了一种化学改性耐老化沥青，由沥青和氧化铈掺杂五氧化二磷化学改性剂组成；各原料所占质量百分比为：沥青99.1％～99.7％；氧化铈掺杂五氧化二磷化学改性剂0.3％～0.9％。与现有技术相比，本发明提供的化学改性耐老化沥青，采用特定含量的特定组分，实现整体较好的相互作用，尤其是通过氧化铈掺杂，使五氧化二磷的表面电荷分布更加均匀，增加五氧化二磷的活性中心数目，有效提高五氧化二磷与沥青的反应能力，减少沥青中易发生氧化缩聚的活性点，并改善沥青的组成结构，提高沥青的高低温性能，增强沥青的抗老化性能。