本发明涉及一种高形稳性的纤维素基透明防水薄膜及其制备方法，采用离子交换的方式先将预处理的纳米植物纤维改性，与微米级植物纤维混合，强化了三维网络结构，并对水分子产生排斥作用，使薄膜的耐湿性显著提升。本发明通过对粘合剂的选择以解决薄膜表面的超疏水性与透光率相互矛盾的问题，既保证了超疏水性，又具有优异的可见光透过率。本发明首次通过薄膜内部耐水防塑化处理和表面羟基掩盖处理的协同作用，实现了薄膜在高湿度条件下的形稳性，薄膜既能抵抗小体积液态、气态水分子的塑化，又能防止大液滴的渗透；其次引入粘合剂，实现低表面能物质在纤维素膜基底上的有效粘附，保证薄膜超疏水性、高可见光透过率的同时，大幅提升薄膜的尺寸稳定性。