本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及合金中添加元素对目标元素固溶度调控作用的预测方法及其应用。预测方法包括：分别构建金属基体、二元固溶体、三元固溶体晶体模型以及基体元素、目标元素、添加元素的单原子模型，三元固溶体选自目标元素和添加元素第一配位层无共享原子的晶胞；通过第一性原理计算的结构优化和静态自洽，获取以上模型的晶胞体积与内聚能以及第一配位层内体积与嵌入能，观察添加元素导致金属基固溶体由二元扩展至三元过程中的数值演变趋势；依据数值演变趋势，引入三元固溶体的差分电子密度，为添加元素对目标元素固溶度的调控作用实现有效预测。本发明通过理论计算为新型合金的开发提供元素设计依据，降低合金设计盲目性。