本发明涉及催化剂技术领域，提供了一种金属氧化物‑铜复合催化剂及其制备方法和应用。本发明采用高浓度的碱性沉淀剂制备比表面积大、形貌规整、氧空位含量丰富的氧化物载体，并且通过水热法对催化剂前驱体进行老化，促进铜物种与氧化物载体产生强相互作用，避免了活性铜的聚集，提高铜物种与载体的结合力；本发明制备的金属氧化物‑铜复合催化剂中，铜物种的粒子尺寸小于5nm，分散度高于40％，氧化物载体的比表面大，形貌规整，氧空位含量高于30％。将本发明的催化剂应用于CO2加氢制备甲醇的过程中，CO2的单程转化率高，催化条件温和，能耗低。