本发明涉及道路工程建设技术领域，涉及一种赤泥基复合沥青抗老化剂、制备方法及应用，由如下重量份的原料组成：赤泥100份，纳米材料20‑40份，阳离子表面活性剂10份，硅烷偶联剂1份；所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，或，十八烷基三甲基溴化铵。本发明制备的赤泥基复合抗老化剂加入沥青中制备改性沥青胶浆，可显著提升沥青的抗老化能力，而且能够实现赤泥的功能化综合利用。解决了目前赤泥的加入会使沥青混合料的水稳定性不足的问题。