本发明属于金属材料表面处理技术领域，公开了在镁合金表面制备的羟基磷灰石超疏水膜层及方法与应用。所述方法为(1)预处理：将镁合金进行表面预处理；(2)混合溶液的配制：采用乙醇和水将乙酸钙、磷酸二氢钠和脂肪酸配制成溶液，得到混合溶液；(3)将镁合金与混合溶液同时置于水热反应釜中，在100～230℃下反应1～3h，得到羟基磷灰石超疏水膜层。本发明在镁合金表面水热法一步制备羟基磷灰石超疏水膜层，该方法简单；超疏水表面羟基磷灰石分布均匀，能显著提高镁合金的耐腐蚀性能；该膜层用于医用镁合金领域。