本发明公开了一种钼银层状复合材料、其制备方法及应用。所述制备方法包括：至少将钼基材、与钼有良好固溶性的金属靶材置入真空环境，并通过直流磁控溅射方法，在所述钼基材表面沉积形成金属中间层；至少将表面形成有金属中间层的钼基材、金属银靶材置入真空环境，并通过直流磁控溅射方法，在所述金属中间层表面沉积形成银层；以及对所获的钼基材‑金属中间层‑银层复合结构进行退火处理，从而使组成金属中间层的金属元素连续地扩散入钼基材和银层中。本发明可成功制备出银/金属中间层/钼层状复合材料，环境友好、工艺稳定性高、可规模化生产；并且所获钼银层状复合材料致密度高，结合强度优异，具有优异的抗氧化腐蚀和抗热疲劳性能。