一种复合推进剂用核壳结构纳米催化剂及其制备方法。该催化剂是HTPB包裹在纳米金属氧化物或者纳米碳材料表面的核壳结构催化剂。其制备方法采用分布接枝法,将二异氰酸酯溶解在分散剂中,加入纳米金属氧化物或者纳米碳材料,在50℃~150℃加热反应,得到二异氰酸酯接枝的纳米金属氧化物或者纳米碳材料;将端羟基聚丁二烯(HTPB)溶解于分散剂中,加入接枝的纳米金属氧化物或者纳米碳材料,在50℃~150℃再次加热反应,产物洗涤干燥得到核壳结构催化剂。本发明的核壳结构纳米催化剂不仅具有良好的分散性和相容性,而且核壳结构作用力强,不易分离剥落。