本发明属于纳米技术范畴,涉及一种甲醇一步氧化制备甲酸甲酯的纳米催化剂及其制备方法。本发明提供一种甲醇一步氧化制备甲酸甲酯的纳米催化剂,包括有钒钛催化剂和碳源,所述钒钛催化剂以质量百分比计,包括以下组分:钒源10~30wt%;钛源50~70wt%;硫源10~30wt%;所述碳源的加入量为所述钒钛催化剂质量的0.5~5wt%。本发明进一步提供了该种催化剂的制备方法及其在甲醇一步氧化制备甲酸甲酯中的用途。本发明提供的一种甲醇一步氧化制备甲酸甲酯的纳米催化剂及其制备方法,制备获得的催化剂比表面积大,抗烧结性能好,在较低温度下具有高甲醇转化率、高甲酸甲酯选择性、较长的寿命,在工业反应中更容易成型。