一种上转换发光聚乙烯复合树脂及其制备方法和应用，该上转换发光聚乙烯复合树脂的制备方法包括在上转换发光颗粒分散液中加入配体连接剂、贵金属源和还原剂，发生原位还原反应得到表面负载贵金属的上转换发光颗粒；将表面负载贵金属的上转换发光颗粒与聚乙烯粉末混合后热熔、压缩，得到所述上转换发光聚乙烯复合树脂。本发明的方法具有操作简单，周期短，加工难度小、容易调控等优点，对工艺要求较低，成功率高，在未来规模化和产业化方面具有极大优势；本发明所得上转换发光聚乙烯复合树脂成功在扩展近红外光区固态应用材料方面具有潜在价值。