本发明公开了一种复合增塑剂及其制备方法和应用，该复合增塑剂按重量份数计，由包含以下组分的原料制备而成：复配母料16‑90份、三醋酸甘油酯13‑40份、酚类衍生物5‑10份、助剂13‑40份，所述复配母料包括多元醇类增塑剂、邻苯类增塑剂、柠檬酸酯类小分子增塑剂中的至少两种。该复合增塑剂，以多元醇类增塑剂、邻苯类增塑剂、柠檬酸酯类小分子增塑剂复配作为母料，可以大幅提升增塑剂的固化时间和固化率。而且将酚类衍生物和助剂添加到母料中，可以有效提升过滤棒的吸附性，有利于抽吸者的身体健康。因此，该增塑剂不仅可以有效减少卷烟烟气中的有害成分，还可以降低过滤棒的生产成本，提升固化效率，具有较高的经济效益。