本申请公开了一种改性丁苯橡胶及其制备方法和沥青防水卷材。本申请提供的改性丁苯橡胶，包括丁苯橡胶基质和结合于所述丁苯橡胶基质至少部分表面的改性聚合物，所述改性聚合物包括第一单体的聚合链段和第二单体的聚合链段；所述第一单体选自丙烯酰胺化合物、（甲基）丙烯酸酯化合物、多烯烃化合物及其组合；所述第二单体选自包含烯属不饱和基团的偶氮类引发剂。本申请的改性丁苯橡胶接枝率高，且在沥青防水卷材的制备过程中，改性丁苯橡胶中的第二单体聚合链段可继续促进第一单体聚合链锻上的功能基团与其它含有烯属不饱和基团的改性剂发生交联反应，进而赋予其良好的耐老化性能。