本申请涉及声学膜材料技术领域，具体公开了一种多层金刚石振膜及其制备方法与应用。本申请提供的多层金刚石振膜层级结构如A（BC）n所示；A为基底层，晶体粒度为0.5μm‑2μm；B为生长层，晶体粒度为5μm‑20μm；C为填充层，晶体粒度为5nm‑50nm；所述n为1‑5；所述多层金刚石振膜的表面粗糙度为0.5μm‑1μm；所述金刚石振膜在100‑1000hz频段下的声压级≥105dB，在1000‑10000hz频段下的声压级≥95dB；本申请还提供了上述多层金刚石振膜的制备方法。本申请提供的多层金刚石振膜厚度均匀、表面粗糙度低、谐振与气动阻尼小，因此具备优异的声音传播速度与传播质量。