本发明公开了一种船用膜分离式制氮系统及其制氮方法与应用方法，所述船用膜分离式制氮系统包括供气及处理单元以及分离膜单元；所述分离膜单元包括沿其轴线方向依次间隔布置的聚气室、分离室以及集气室；其中，所述聚气室开设有与所述供气及处理单元相连通的第一入口；所述集气室开设有与外界相连通的第一出口；所述分离室中间隔地布置有多根中空纤维膜，每根所述中空纤维膜在其两端分别与所述聚气室和集气室相连通；所述分离室中布置有将所述分离室的内部空间限定成迂回型气路的分隔结构；所述分离室中连通地开设有分别布置于所述迂回型气路上游和下游的第二出口和第二入口。本发明提高了氧气与氮气的膜分离效率。