本发明提供了一种星形支化丁基橡胶的溴化工艺，包括：a)将星形支化丁基橡胶溶于脂肪烃中，得到胶液；b)将所述胶液与支化剂捕捉剂混合，得到混合液；c)对所述混合液进行溴化、中和及产品回收，得到溴化星形支化丁基橡胶；所述支化剂捕捉剂选自乙醇、异丙醇、丙酮、甲醚、环己烷、二氯甲烷、苯和甲苯中的一种或几种。本发明先将星形支化丁基橡胶溶于脂肪烃，再加入一定的支化剂捕捉剂，然后再加氧化剂以及进行后续的溴化、中和及产品回收；通过上述方法，可以在溴化前将星形支化丁基橡胶中残余的支化剂溶解，防止其与溴化过程中产生的HBr副产物结合，从而提高中和效率，抑制TypeII仲位结构向Type III伯位结构的异构化转变。