本发明公开了一种热膨胀微球及其制备方法，所述热膨胀微球具有复合微球结构，包含外层和内层，其中外层为聚合物层，内层为包含若干小微球及固体颗粒的混合层，所述小微球包含壳材及芯材，所述固体颗粒与芯材接触后发生化学反应并释放出气体。本发明通过化学反应进行发泡，从而可以不使用市面上常见的低沸点烷烃发泡剂，在不影响发泡效果的前提下，解决了传统发泡剂的出油问题，是一种性能良好，能够运用于日常生活用品的热膨胀微球，其可以运用于TPE发泡日用材料中，并且由于其不出油的特性，能够用于制作贴身使用的材料。本发明采用的是二段发泡的方式，最终发泡结构更加的稳定。