本发明公开了一种氢氧化镁超细化及表面改性的方法及其应用，通过立磨/气流磨两次研磨、两次机械化学反应改性一体化工艺制备氢氧化镁阻燃剂，包括如下步骤：选取粒径为10‑50毫米的水镁石粉、以及表面改性剂和溶剂，连续加入到立磨中，在80‑120℃条件下，进行第一次超细化研磨、机械化学改性一体化处理；将第一次超细化研磨、机械化学改性一体化处理后的改性细粉加入到连续输送到气流磨中，进行第二次超细化研磨、机械化学改性一体化处理；将处理完毕的氢氧化镁粉末进行收集干燥、包装即可。提高了其与高分子材料相容性，并显著改善高分子复合材料的力学性能、加工流动性、阻燃性能等，能广泛地应用于工业生产过程中。