本发明提供一种脱氢催化剂及其制备方法和应用以及乙烷和二氧化碳氧化脱氢制备乙烯的方法，该催化剂含有载体和负载在所述载体上的脱氢活性组分，所述脱氢活性组分含有第一活性组分和第二活性组分，所述第一活性组分元素为铁，所述第二活性组分元素选自钴、镍、铜、锌和钯中的一种或多种，所述脱氢活性组分在载体表面集中分布；和/或所述脱氢活性组分在氢气程序升温还原测试中的还原峰温度大于相应活性组分分散度为50％样品的还原峰温度。本发明可以通过对合成条件的控制改变载体表面多金属活性组分分布情况，进而调节催化剂对低碳烷烃氧化脱氢反应的选择性。