本发明公开了一种自支撑可拉伸压电薄膜、超声传感器及其制备方法，包括自支撑柔性海绵结构的压电活性相以及三维连通的弹性相复合而成；所述的自支撑可拉伸压电薄膜可作为自支撑可拉伸超声传感器的核心元件，无需额外匹配层复合材料来进行声阻抗匹配。所述的自支撑可拉伸超声传感器可应用于超声探测及超声成像等领域，可自适应于复杂形状的待测对象的表面轮廓，有利于保证超声传感器到待测对象表面的距离一致性，可有效抑制声能反射及波形失真等情况，以获得较为准确的超声探测或质量的较高的超声成像结果。