本申请属于植物蛋白技术领域，尤其涉及一种棉籽蛋白复合材料及其制备方法和应用。其中，棉籽蛋白复合材料的制备方法先将棉籽蛋白与聚己内酯在100℃～130℃的温度下进行共混，再进行热压可以制备棉籽蛋白复合材料，不需要粗提取和透析制备高纯度的棉籽蛋白作为反应原料，且聚己内酯具有柔性高分子长链促进棉籽蛋白与聚己内酯高分子链间进行物理缠绕，提高棉籽蛋白复合材料的力学性能；通过添加小分子增容剂强化蛋白与聚己内酯之间的界面结合力，并诱导蛋白基二级结构的解折叠，实现协同强化效应，显著提高棉籽蛋白复合材料的整体性能；解决了现有技术中改性棉籽蛋白的制备工艺复杂以及棉籽蛋白复合材料力学性能有待提高的技术问题。