一种二氧化碳甲烷化催化剂及其制备方法和应用。所述催化剂以镍铝复合金属氧化物为载体材料，活性组分选自贵金属Pt或Pd，或过渡金属La、Fe、Ni或Co，所述的镍铝复合金属氧化物包括氧化镍和镍铝尖晶石，其中氧化镍形态存在的镍占载体镍元素总量的比例不高于10％，镍铝尖晶石包括化学当量的尖晶石结构NiAl2O4和非化学当量的类尖晶石结构NixAlyOz。本发明的镍铝复合金属氧化物由镍、铝前驱体采用均相沉淀法制备而得，制备工艺简单，可重复。所述催化剂是一种二氧化碳高效转化生成甲烷的催化剂，在300℃～700℃和50000mL/h/g～300000mL/h/g高空速的反应条件下表现出优异的催化活性和耐久性。