一种无机物固态电解质薄膜及其制备方法和应用，包括主骨架、次骨架和固态电解质，所述主骨架为多孔膜，所述次骨架由非极性聚合物组成，所述次骨架设于所述主骨架表面，所述固态电解质填充于主骨架和次骨架的孔隙以及主骨架和次骨架之间的空隙；本发明采用多孔膜作为结构支撑骨架，选取不与硫化物电解质反应的非极性有机溶剂，能溶于非极性有机溶剂的有机物作为粘结剂，将硫化物正极负极电解质涂覆填充多孔膜，所制备的锂电池可弯曲、不掉粉、薄膜致密性均匀，且离子电导率高。本发明所提供的制备方法制备工艺简单，可生成不同形状、大小和厚度的固态电解质薄膜，并且利于工业化生产和应用。