本发明涉及合成聚酯树脂技术域,具体公开了一种水性超支化聚酯树脂及其制备方法和应用,该制备方法包括以下步骤:在容器中加入二羟基甲基丙酸、酯化催化剂和部分多元醇,升温到140?150℃,保温3?3.5h后,得第一代超支化羟基聚酯树脂;当反应程度达到90%以上时,加入多元醇和有机磺酸盐,升温到180?200℃,反应至容器内溶液呈透明状即可;然后加入一元脂肪酸和二元酸,升温至200?220℃,当酸值降至10?15mgKOH/g,停止加热,降温,加入醇醚类助溶剂稀释,得水性超支化聚酯树脂。所得聚酯树脂水溶性好,固体份含量高,用其制备的涂料施工粘度低,施工流动性好,一次性成膜厚,涂膜致密且具有良好的物理力学性能和耐化学性能。