本发明涉及微通道反应器合成领域，公开了一种使用微通道反应器的硝酸异辛酯的制备方法及其应用。本发明的使用微通道反应器的硝酸异辛酯的制备方法包括以下步骤：1)分别从进酸口和异辛醇入口将酸和异辛醇通入微通道反应器的微通道中进行接触反应的步骤；2)将反应产物进行纯化得到硝酸异辛酯的步骤，其中，所述进酸口为多个，且第一进酸口之外的进酸口与第一进酸口之间的距离为所述微通道反应器的微通道总长度的10％以上，所述酸为硫酸和硝酸的混合酸。根据本发明的方法，其压降低、制备效率高，且异辛醇转化率高，副反应产物少。