本发明涉及分离膜领域，公开了复合分离膜及其制备方法和应用，所述复合分离膜包括支撑体，以及复合在所述支撑体表面的分子筛膜层；所述分子筛膜层包括分子筛生长层和分散在所述分子筛生长层中的分子筛晶种；其中，所述分子筛生长层的硅铝比不低于所述分子筛晶种的硅铝比。本发明提供的复合分离膜，包括铝含量不同的分子筛生长层和分子筛晶种，高铝晶种部分提供膜层整体亲水性能，高硅部分用于增强晶粒间交互共生性，减少晶间缺陷，同时增强膜层水热稳定性。通过两者的协同作用，使复合分离膜能够兼顾优异的分子筛膜透水性能和水热稳定性，分离选择性好。