本发明提供了一种异丁烯异构化反应用催化剂、其制备方法及应用。该催化剂包括载体和负载于载体表面上的活性组分；其中，载体为介孔氧化铝和二氧化硅的复合物或者分子筛，活性组分为含镁的化合物和/或镁碱沸石。载体为多孔级结构，包括微孔、介孔和大孔，孔洞的平均孔径为2～25nm，且微孔和介孔孔体积占载体孔体积的百分比大于60％，大孔的孔体积占载体孔体积的百分比低于40％；微孔的孔径＜2nm，介孔的孔径为2～50nm，大孔的孔径＞50nm。载体的比表面积大于256m2/g。本发明解决了现有技术中异丁烯异构化反应用催化剂的原料转化率不高、寿命短、产物选择性差的问题。