本发明涉及一种双功能催化剂体系，该体系是指以负载型Fe‑MoOx作为氧化催化剂、以负载型Cs‑ZrOx作为偶联催化剂，先将所述偶联催化剂装填于反应管下层，再将所述氧化催化剂装填于反应管上层，分层装填后经焙烧即得。同时，本发明还公开了该双功能催化剂体系的应用。本发明催化剂体系具有活性高、选择性好、催化性能稳定的特点。采用该双功能催化剂，可以一步法实现甲醇氧化和丙酸甲酯偶联，缩减甲醇氧化制甲醛工艺，简化工艺流程，降低生产成本，适合甲基丙烯酸甲酯的规模化生产。