本发明涉及固体酸催化剂领域，公开了一种多孔氧化锆基固体酸催化剂及其制备方法和应用。本发明的多孔氧化锆基固体酸催化剂的制备方法包括：1)将含有锆盐、铝盐、有机酸螯合剂和相分离诱导剂的溶液与氨水进行第一接触，得到第一接触后的产物；2)将步骤1)得到的第一接触后的产物进行水热溶剂处理后，得到处理后的产物；3)将步骤2)中得到的处理后的产物与硫酸进行第二接触后固液分离，并将固液分离得到的固体进行第一焙烧；4)将第一焙烧得到的产物与氯铂酸进行第三接触后进行第二焙烧。将本发明的多孔氧化锆基固体酸催化剂用于直链烷烃的加氢异构化反应，在相同的反应温度下，转化率和产物选择性更高，稳定性更好。