一种具有自发修复物理损伤功能的原子氧防护涂层及其制备方法，属于自修复涂层技术领域。其首先是对传统原子氧防护涂层构筑材料进行化学修饰，衍生出可产生超分子相互作用的化学基团，使其能够自组装形成兼具原子氧防护能力和自修复能力的超分子聚合物；然后对基底材料进行清洗和处理；再将超分子聚合物制备在基底上，从而实现本发明所述防护涂层的制备。该涂层具有透明、原子氧防护效果好、抗剥离能力强等优点。涂层经过约等于在近地轨道中运行半年的地面模拟原子氧暴露试验后，其仍能保持良好的透明性和修复能力。本发明工艺简单、材料易得、成本低廉。本发明有望在航天器的隔热材料，光学器件、太阳能帆板的柔性衬底等构件上得到运用。