本发明公开了一种水性聚氨酯树脂及其制备方法与应用，所述水性聚氨酯树脂通过多元醇预聚体、亲水单体、异氰酸酯单体、功能单体、扩链剂、有机碱反应得到，所述亲水单体为二羟基类化合物、聚乙二醇、季胺盐中的至少一种，所述功能单体为三羟甲基丙烷、季戊四醇、单甘酯、不饱和脂肪酸中的至少一种。该水性聚氨酯树脂制备的汽车用水性中涂漆具有优异的抗石击性及漆膜硬度，同时其制备的汽车用水性色漆具有优异的附着力及柔韧性，综合性能强，能满足汽车领域更高涂装工艺的要求。