本发明提供了一种超细水菱镁改性复合粉体及其制备方法和应用，该制备方法包括以下步骤：（1）将超细水菱镁粉体进行烘干，之后加入一定量的有机分散试剂，搅拌得到悬浮液A；（2）向悬浮液A中加入异氰酸酯类化合物和催化剂，在一定温度下搅拌一段时间，得到悬浮液B，过滤、洗涤和干燥，得到初步改性水菱镁粉体；（3）取改性水菱镁粉体，加入一定量的有机分散试剂，搅拌得到悬浮液C；（4）向悬浮液C中加入脂肪胺，在一定温度下搅拌一段时间，得到悬浮液D，过滤、洗涤和干燥，即得到所述超细水菱镁改性复合粉体。（5）将得到的水菱镁改性粉体与聚乙烯、助剂混合并在160～200℃下挤出造粒得到聚烯烃弹性体材料。该聚乙烯复合材料具有优异的拉伸强度与阻燃性能。