本发明公开了一种氧化物固态电解质及其制备方法和应用。本发明的氧化物固态电解质为立方晶相的LiGaO2或LiGa5O8。本发明氧化物固态电解质的制备方法包括混合Li2CO3和Ga2O3、研磨至微米级粒径、一次烧结、二次研磨至微米级粒径、压片、二次烧结。本发明通过简化的制备方法制得了一种掺杂元素少，且离子电导率高的氧化物固态电解质。本发明的氧化物固态电解质具有立方晶相，表面光滑、微观结构紧凑，电化学稳定性优、界面阻抗低。作为电解质应用于固态电池可以使得电池的离子电导率大幅提高。