本發(fā)明公開了環(huán)氧樹脂基復合材料及其制備方法和應用，所述方法包括：(1)制備纖維素納米晶體；(2)將纖維素納米晶體、第一溶劑、表面活性劑和碳納米管混合，反應，以便得到纖維素?碳納米管；(3)將纖維素?碳納米管、第二溶劑和碳纖維混合，以便使纖維素?碳納米管附著在碳纖維上，干燥；(4)將步驟(3)所得產物與環(huán)氧樹脂模壓成型，以便得到環(huán)氧樹脂基復合材料。本發(fā)明中，纖維素納米晶體作為碳納米管的載體，大幅提高了碳納米管在溶液中的分散性，避免了碳納米管的團聚現象，從而使碳納米管均勻可控的附著在碳纖維上，形成微觀工字型結構，由此大幅提高了環(huán)氧樹脂基復合材料的力學性能，例如彎曲強度及模量等。