本发明公开了一种核壳结构增韧剂及其制备方法和应用，属于高分子材料领域。本发明增韧剂包括内核、中间层和外层的三层核壳结构；所述内核的制备原料包括海泡石、三(2‑羟乙基)异氰脲酸酯和过氧化甲乙酮；所述中间层的制备原料包括苯乙烯中、氧化环己酮和端羟基丁二烯；所述外层的制备原料包括N,N‑二甲基苯胺、降冰片烯‑5,6‑顺式二羧酸酐和二甲苯。本发明增韧剂包含三层的核壳结构与聚双环戊二烯树脂之间具有良好的粘接力，刚性核壳结构为树脂提供良好的韧性时又保持了树脂的刚性。本发明增韧剂应用于聚双环戊二烯树脂材料改性能明显提升材料的力学性能。