本发明属于薄膜材料领域，公开了耐高温的改性聚丙烯薄膜及其制备方法和应用。该改性聚丙烯薄膜包括聚丙烯薄膜和聚丙烯薄膜表面的氧化物层和/或氮化物层；氧化物层或氮化物层的厚度为20‑500nm。利用ALD技术在聚丙烯薄膜表面沉积适当厚度的氧化物层或氮化物层可显著提高聚丙烯薄膜的热稳定和高温耐电压性能。该改性聚丙烯薄膜具有耐高温性能，例如耐150℃的高温，在高温下形变量极小，且在高温下能承受高击穿电压，例如在140℃下改性聚丙烯薄膜可承受的电压为580kV/mm，该改性聚丙烯薄膜在对温度要求高的电子产品领域，例如电容器领域具有广泛的应用。