本发明涉及水凝胶载药技术领域，具体涉及一种双重交联复合水凝胶及其制备方法和应用。本发明提供一种双重交联复合水凝胶，以价格低廉的TEMPO氧化纤维素和聚乙烯醇为主要原料，原料简单易得，其中，所述聚乙烯醇溶液的质量分数为8％～12％。本发明还提供双重交联复合水凝胶的制备方法和应用。本发明提供的双重交联复合水凝胶具有良好的溶胀性能和药物负载能力，良好的溶胀性能有利于药物的快速大量装载，载药率可达65％以上；且机械强度较高，缓释效果好，药物在10h内可达到80％以上的释放率。而且，制备方法步骤简单，无需使用多种有机溶剂，易实现产业化生产。