本发明涉及资源回收利用领域，公开了一种铝基石油炼化废催化剂的回收方法和应用。本发明的回收方法包括：1)将铝基石油炼化废催化剂与碱金属盐和碳源进行混合后在惰性气氛下进行碳热还原反应；2)将碳热还原产物与水或碱性水溶液进行混合，之后进行固液分离得到含有铝和硫元素的液相以及含有重金属和稀有金属的固相；3)将含有重金属和稀有金属的固相与酸进行混合后进行固液分离得到含有重金属的液相和含有稀有金属的固相；其中，该方法不包括将所述铝基石油炼化废催化剂进行焙烧，所述稀有金属为Mo、V和W中的一种或多种，所述重金属为Ni和/或Co。本发明的方法步骤简便，回收率高，且绿色环保。