本发明属于海洋微藻粕二次利用领域，公开了一种海洋微藻粕复合营养素微胶囊及其制备方法和应用。所述海洋微藻粕复合营养素微胶囊的制备方法包括：S1、将藻粕细粉于酸性条件下进行水解反应，得水解料液；S2、将水解料液的pH值调节至7以上进行美拉德反应，之后将pH值调节至中性并浓缩干燥，得美拉德反应产物；S3、将美拉德反应产物、未经酸水解的藻粕细粉、辅助壁材和水混合均匀，形成水相，再将所述水相与油脂混合之后进行乳化和干燥。本发明提供的海洋微藻粕复合营养素微胶囊中营养素稳定性极高，将其添加于饲料当中，能够促进动物生长，增强动物的免疫机能，提高机体应激反应能力，减少抗生素使用，提高成活率和生长速度。