本发明提供一种蓄光发光型热塑性聚氨酯组合物及其制备方法，涉及发光塑料领域。本发明通过将热塑性聚氨酯树脂、蓄光型发光材料及复合表面处理剂经熔融共混得到发光聚氨酯组合物。其中复合表面处理剂为钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂、硬脂酸盐、硅油、磷酸三苯酯中的至少两种的混合；发光材料为硅酸盐体系、铝酸盐体系、硫化物系列蓄光型发光材料中的一种或几种。将二者配合使用，可有效改善发光材料在聚氨酯中的分散，降低加工过程中的摩擦力，提高该组合物的力学性能和发光性能。该组合物中以热塑性聚氨酯为100重量份数计，发光材料为1～30份。复合表面处理剂重量为发光材料的0.5～20％wt。本发明的组合物适用于野外勘探设备的标，应用广泛。