本发明涉及燃料电池技术领域,提供了一种燃料电池气体扩散层用碳纤维纸及其制备方法和应用。本发明的制备方法包括：将人造纤维和水混合,进行机械处理,得到机械处理后的人造纤维；利用乙醇和丙酮混合物对碳纤维进行脱胶处理,采用混合酸对脱胶后的碳纤维进行液相氧化,得到改性碳纤维；将机械处理后的人造纤维、改性碳纤维和水混合,进行疏解处理,所得混合浆料湿法成形,得到碳纤维纸原纸；所述碳纤维纸原纸浸渍于树脂溶液,取出后依次进行干燥和热压固化,得到碳纤维/树脂复合体；对碳纤维/树脂复合体依次进行碳化和石墨化处理,得到所述碳纤维纸。本发明制备得到的碳纤维纸具有高匀度、高导电性、高透气率以及高强度的性能。