本发明提供了一种单原子钯基催化剂的制备方法，包括以下步骤：A)将硅源和二氧化锆加入至有机溶剂中进行回流反应，干燥，得到无定形二氧化硅修饰的二氧化锆；B)将钯源和无定形二氧化硅修饰的二氧化锆在有机溶剂中混合后浸渍，使钯源负载于无定形二氧化硅修饰的二氧化锆上，再干燥后煅烧，得到单原子Pd/SiO2‑ZrO2催化剂。本发明提供的单原子钯基催化剂利用负载在二氧化锆上的硅源所具有的分子长链，对浸渍的钯源有很好的的分散作用，煅烧后贵金属钯形成单原子。本发明提供的制备催化剂的方法简单，不需要还原气氛还原，使催化剂在一个很低的负载量下对于低浓度甲烷等碳氢化合物催化燃烧反应具有优异的催化活性和稳定性。