本发明涉及介电陶瓷粉体制备工艺技术领域，尤其涉及一种四方相纳米钛酸钡粉体及其制备方法和应用，所述制备方法，包括以下步骤：(S.1)制备晶相可控的介孔二氧化钛前驱体，并按钡钛摩尔比2～4将其加入到钡盐溶液中，随后加入乙醇和氨水，得到钛酸钡前驱体悬浊液；钛酸钡前驱体悬浊液中乙醇的体积比为40％～60％；(S.2)将钛酸钡前驱体悬浊液进行水热反应，得到钛酸钡悬浊液；(S.3)将钛酸钡悬浊液经过离心洗涤、干燥、研磨后得到四方相纳米钛酸钡粉体。本申请中通过同时控制水热反应过程中锐钛矿型介孔二氧化钛前驱体与钡盐之间的钡钛摩尔比以及水热反应过程中水热介质中乙醇的比例，从而能够得到具有更高的c/a值以及粒径均一性的钛酸钡粉体。