本发明提供了一种聚合物包覆磷石膏复合母粒制备方法，涉及无机填料疏水改性和复合材料制备技术领域。该方法包括以下步骤：采用磷石膏废渣为原料，经梯度炉中煅烧，磨细筛分得到无水磷石膏，用氢氧化钠和无水硫酸钠对无水磷石膏进行处理得到羟基化的磷石膏，用改性剂对羟基化磷石膏进行表面改性得到改性磷石膏，改性磷石膏与乙烯基类单体及反应助剂原位悬浮聚合制得疏水型聚合物包覆磷石膏复合母粒。聚合物包覆磷石膏复合母粒能用作塑料或橡胶等高分子材料中的填料，能显著增强磷石膏与高分子基体之间的分子缠绕和界面作用，显著提升高分子复合材料的综合性能。同时本发明对磷石膏的资源化利用具有重要意义，可拓宽磷石膏的应用范围。