本发明公开了一种抗菌改性聚乙烯薄膜及其制备方法和应用，涉及高分子材料技术领域。本发明在制备抗菌改性聚乙烯薄膜时，将纳米二氧化钛依次和氯丙基三乙氧基硅烷、壳寡糖反应制得壳寡糖包覆纳米二氧化钛，再将壳寡糖包覆纳米二氧化钛依次和6‑碘‑1‑己烯、碘甲烷反应制得季铵盐壳寡糖包覆纳米二氧化钛；将油酸钠和氯化铁反应制得油酸铁；将辐照后的线性低密度聚乙烯粉料、季铵盐壳寡糖包覆纳米二氧化钛、油酸铁、过硫酸铵混合后热压制成抗菌改性聚乙烯薄膜。本发明制备的抗菌改性聚乙烯薄膜具有良好的抗菌效果、自然降解效果和抗拉强度。