本发明涉及烯烃聚合催化剂领域，具体地，涉及用于烯烃聚合的催化剂体系，用于烯烃聚合的预聚合催化剂组合物，及它们在烯烃聚合反应中的应用。催化剂体系含有：固体催化剂组分，所述固体催化剂组分含有钛化合物、镁化合物和内给电子体；烷基铝化合物；及外给电子体；内给电子体含有式I所示的二醇酯化合物和芳香族羧酸酯化合物，外给电子体含有式II所示的内酯化合物，本发明采用内酯化合物作为外给电子体、以烷基铝作为助催化剂，与二醇酯化合物和芳香族羧酸酯化合物的混合物作为内给电子体的固体催化剂组分配合使用，这种催化剂体系用于烯烃聚合时，不仅催化活性和立构定向性高，且氢调敏感性比较好，共聚乙烯能力提高。