本发明提供一种金属改性孤立铁位点催化剂及其在甲烷低温氧化制甲醇反应中的应用，其可实现在低温条件下，甲烷直接氧化制备甲醇。所述催化剂由分子筛载体和负载在载体上改性组分以及活性组分三部分组成，改性组分为颗粒状物种，活性组分为单核铁物种。所述反应体系简单，使用低浓度的过氧化氢溶液作为氧化剂，相较于直接使用氧气或空气更为安全。本发明提供的催化剂使用非贵金属铜和铁，成本低廉，制备简单，应用于甲烷低温直接氧化制甲醇反应具有较高的甲醇产量和反应速率，在甲烷催化转化制甲醇利用领域具有广阔的应用。