本申请公开了一种多彩全息防伪标识膜及其制备方法，该全息防伪标识膜包括依次层叠设置的基膜层、防伪图案层、镀膜层和不干胶层，防伪图案层包括第一、第二全息色层；其中，基膜层呈现第一预定颜色；第一全息色层贴附于基膜层的表面且具有局部镂空结构，所述第一全息色层的非镂空区域呈现第二预定颜色；第二全息色层部分地填充在第一全息色层的镂空区域与基膜层相接触，所述第二全息色层呈现第三预定颜色；所述基膜层、第一全息色层和第二全息色层各自呈现的颜色进行叠加，使多彩全息防伪标识膜在所述基膜层揭开前后显示不同色彩；本发明通过特殊的展色结构，使全息防伪标识膜产生多彩的展色效果，提升了产品的防伪力度，使仿制难度大大提高。