一种低温氧化CH4偶联CO2直接制含氧化物的催化剂及其制备方法和应用，属于化工技术领域，催化剂的形式为X‑Cu‑ZSM‑5，其中ZSM‑5为载体，Cu和X为活性组分，X为Zn、Ce、In、Co、Fe、Pd、Rh或者碱金属中的至少一种。催化剂采用离子交换法制备，按质量百分比计算，Cu和X的质量分数均≤5％，分子筛Si/Al比为15~100，本发明所制备的X‑Cu‑ZSM‑5催化剂制备过程简单，重复性好，应用于滴流床连续式反应时，在低温（小于100℃）、H2O2条件下可高收率、高选择性的直接得到含氧化合物，避免了高能耗的CH4和CO2重整制合成气，合成气再加氢的多步反应过程。