本发明公开一种纤维素基空气过滤膜及其制备方法，制备方法为将纤维素原料经低温溶解后，通过静电纺织的方式制成粗纤维网络，将纤维素网络放入水中超声分散形成粗纤维分散液与微生物纤维素纳米纤维浆料混合，通过真空冷冻干燥制得不同厚度的纤维素基空气过滤膜；该空气过滤膜微观结构为粗纤维与微生物纤维素纳米纤维交织缠绕构成的三维纳米网络，其宏观形态为薄膜状，该方法制得厚度为0.5‑1.5 mm的空气过滤膜在空气高流速下去除PM_0.3的过滤效率最高可达99.9%以上，且空气阻力小于160 Pa；本发明制备的纤维素基空气过滤膜更薄，空气阻力更小，过滤性能稳定，原料来源丰富易得且环境友好；由于纤维素原料的可再生性，优异的机械性能等特性，使其在空气过滤领域有重要的应用价值。