本发明公开了一种水处理复合膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。该水处理复合膜的制备方法包括以下步骤：取油溶性引发剂、油溶性单体、油溶性交联剂溶于有机溶剂中并配置为油相，取水溶性引发剂、水溶性单体和水溶性交联剂溶于水并配置为水相；在0～50℃条件下，将聚合物支撑层浸入水相中0.5～30min，取出支撑层，后将其浸入油相中0.5～30min即得；所述油溶性引发剂和所述水溶性引发剂在0～50℃条件下的半衰期均大于50h，所述油溶性引发剂和所述水溶性引发剂混合后，在0～50℃条件下的半衰期小于5h。本发明的水处理复合膜，其选择性分离层富含大量功能性官能团，表面化学性能、荷电性能可调，因此具有较宽的应用范围。