本发明属于水性聚氨酯树脂技术领域，具体涉及一种聚氨酯改性的高分子量固体环氧树脂乳液及其制备方法和应用。本发明先利用含有一个伯羟基的N‑烷基醇胺在高分子量固体环氧树脂一端引入伯羟基，然后将所得含伯羟基端基高分子量固体环氧树脂和水性聚氨酯预聚体进行加成反应和自乳化，将含伯羟基端基改性后高分子量固体环氧树脂接枝到水性聚氨酯预聚体的分子链上，得到聚氨酯接枝改性的高分子量固体环氧树脂乳液。本发明通过在高分子量固体环氧树脂中引入水性聚氨酯分子链，一方面方面增加了环氧树脂的韧性，另一方面实现高分子量固体环氧树脂的乳化，形成聚氨酯改性的高分子量固体环氧树脂乳液具有优异的稳定性、柔性、耐候性和附着力。