本发明公开了一种木质纤维素原料预处理方法及应用，包括以下步骤：S1、用氯化胆碱、硫脲和氢氧化钠制备木质纤维素原料预处理试剂；S2、将木质纤维素原料进行粉碎、筛选，选用粒径为20～60目作为目标原料；S3、将步骤S1制备的木质纤维素原料预处理试剂与步骤S2制备的目标原料进行混合处理，于容器中进行反应，得到预处理后的混合液；S4、将步骤S3得到的预处理后的混合液进行再生、抽滤、洗涤、烘干得到预处理后的干原料。本发明采用木质纤维素原料预处理试剂实现了木质纤维素原料高效快速预处理，同时木质纤维素原料预处理试剂的可回收利用性减少了含硫物质的排放，该预处理方法更加节能、省时和环保。