本发明属于精细化学品合成技术领域，公开了一种高分子增粘剂及其制备方法和应用。该制备方法包含以下步骤：将3‑异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷与第一催化剂混合，于保护气氛下进行一段反应；然后加入第二催化剂，于保护气氛下进行二段反应，制得高分子增粘剂；第一、第二催化剂分别独立地选自偶氮化合物、过硫酸盐、有机过氧化物中的至少一种。本发明制备的高分子增粘剂，其单体含量低、分子量分布集中，受温度影响小，具有耐高温的特点。本发明提供的高分子增粘剂固化后具有耐高温高压的特性，其强度受温度影响小，能够广泛应用于耐高温胶粘剂。