本发明属于纳米材料领域，公开了一种非木材原料纳米纤维素及其制备方法与应用。所述的一种非木材原料纳米纤维素的制备方法为：将麦秸、稻草、玉米秆、龙须草和甘蔗渣等非木材原料中的至少一种机械粉碎，收集过筛网的原料粉末；收集过60目筛孔而不能过80目筛的原料粉末，然后将原料粉末放入适当浓度的碱液中在90‑150℃反应釜中反应一段时间后取出，过滤洗涤至中性后进行均质处理，得到非木材原料纳米纤维素。所述非木材原料纳米纤维素的制备工艺简单，操作方便。非木材原料纳米纤维素具有很好的物理机械性能和生物相容性，可以应用在柔性电子器件、生物和医学材料等领域。