本发明公开了一种用于混合气中二氧化碳分离的中空纤维复合膜的制备方法，属于功能膜分离技术领域。所述方法包括制备形成支撑层的底膜纺丝溶液和形成功能层的功能层涂层溶液；采用沉浸相转化法纺丝，并在外部凝胶浴和内部芯液的作用下，制备出具有中空纤维支撑层的底膜；将底膜通过热水浴后进入功能层涂层溶液实现外侧均匀涂层；将涂层后的底膜进行高温化学交联，制备出中空纤维复合膜；除去中空纤维复合膜内的水，干燥得到干态中空纤维复合膜。本发明通过向支撑层内添加功能层材料，在功能层形成过程中，在支撑层和功能层之间引入局部交联反应，使得两层之间的结合更为紧密，大幅度提高了复合膜应用的长期稳定性。