本发明属于无机非金属材料技术领域，尤其涉及一种油水分离膜及其制备方法。本申请提供了一种油水分离膜的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将陶瓷粉体、溶剂和酸碱调节剂混合，得到陶瓷粉体浆料；步骤2、将所述陶瓷粉体浆料与有机酸混合反应，得到第一反应物；步骤3、将所述第一反应物、表面活性剂和有机溶剂混合进行乳化，得到第二反应物；步骤4、将所述第二反应物依次进行成型和干燥处理，得到陶瓷膜素坯；步骤5、将所述陶瓷膜素坯进行烧结处理，得到多孔陶瓷膜；步骤6、将所述油水分离陶瓷膜的表面设置疏水层，得到油水分离膜。发明提供了一种微纳复合结构强度高，微/纳米粒子不易磨损和脱落，可重复使用，无污染的油水分离膜。