本申请涉及一种中空多孔二氧化硅微球、制备方法及应用，制备方法为：把含疏水性基团的硅烷化合物分散在四烷氧基硅烷和含羟基的亲水聚合物的混合液中，加入有机溶剂使其分散至溶液透明，加入酸性介质，加热反应，得到预聚体溶液；搅拌条件下，将预聚体溶液加入水中，再加入酸性介质或碱性介质，使预聚体发生水解缩合反应，将反应后的乳液静置、过滤，清洗沉淀物，加热干燥，得到中空多孔二氧化硅微球。本发明的二氧化硅微球具有核内中间大孔，通过含羟基的亲水聚合物的加入量，使得外壳层为环绕核内中间大孔的含有微孔、介孔和大孔的蜂窝状结构及与外部介孔壳层，且其亲疏水可控，可作为隔热材料、活性物质包覆和缓释的载体、吸附材料、绝缘材料。