本发明提供了一种多元卤素掺杂的高氧通量钙钛矿膜及其制备方法和应用，属于混合导体透氧膜技术领域。本发明材料的通式为AxA’1‑xByB’1‑yO2.9‑δX0.1，其中A、A’独立的为稀土金属元素或碱土金属元素，B、B’独立的为过渡金属元素，X为F、Cl、Br、I中的两种或两种以上，δ为材料的氧非化学计量系数，0≤x≤1，0≤y≤1。采用固相反应法等方法合成材料粉体，使用膜制备技术包括但不限于等静压法制备透氧膜材料，经二次焙烧获得多元卤素掺杂的钙钛矿膜材料。采用本发明制备的氧气渗透膜具有比未掺杂的膜材料更高的氧气渗透通量，且金属离子的卤化物廉价易得，可广泛应用于氧渗透膜材料的制备过程。