本发明提供了一种石油含氮化合物的结构解析方法及其应用。该方法包括以下步骤：将石油组分溶解在全氘代溶剂中，然后加入添加剂，得到待解析溶液；将待解析溶液注入电离源，通过电喷雾电离源进行电离；运用傅立叶变换离子回旋共振质谱仪对电离得到的化合物进行表征，得到氘代后的各类含氮化合物分布，实现对于石油含氮化合物的结构解析。本发明所提供的石油含氮化合物的结构解析方法能够快速简便的对石油含氮化合物官能团结构进行表征，得到碱性氮化物中的伯胺、环胺以及吡啶类化合物的组成分布，且具有氮化物反应效率极高，谱图解析容易的特点，适用于含有氮化物且未被污染的石油样品的分析。