本发明涉及一种钒钛氧化物催化剂及其制备方法和应用，所述方法为：将草酸氧钒溶液和钛源混合，搅拌负载后干燥，然后经过焙烧得到钒钛氧化物催化剂。本发明使用草酸氧钒代替传统的偏钒酸铵作为前驱体制备钒钛氧化物催化剂，在不降低催化活性的前提下减少了生产过程中的氨污染，更有利于对环境的保护。得到的钒钛氧化物催化剂具有非常优异的SCR性能与N2生成选择性，在225℃至400℃温度区间内催化效率极高。本发明制备方法简单，简化了催化剂的生产流程，降低了生产成本，适用于工业化应用。