本发明属于相变纤维的技术领域，公开了一种弹性相变储能聚氨酯纤维及其制备方法。所述弹性相变储能聚氨酯纤维，包括弹性聚氨酯纤维、相变材料和膜层，弹性聚氨酯纤维具有三维多孔网络结构，相变材料填充于三维多孔网络结构中；膜层包覆于弹性聚氨酯纤维的表面；膜层为聚氨酯膜层。方法：将聚氨酯溶于有机溶剂或有机溶剂和离子液体中，获得纺丝液；将纺丝液通过湿法纺丝，置于水中浸泡，冷冻干燥，得多孔聚氨酯纤维；采用真空浸渍的方法将液态状的相变材料填充于多孔结构中，获得复合聚氨酯纤维；在复合聚氨酯纤维的表面涂覆水性聚氨酯，成膜，获得弹性相变储能聚氨酯纤维。本发明的纤维可高负载相变材料，并具有优异的柔韧性和储热保温性能。