本发明属于气敏传感材料领域，具体涉及一种钯单原子修饰的氧化锡复合材料及其制备方法和应用，方法包括将氧化锡颗粒在水中充分分散均匀，并向分散液中加入四氨合硝酸钯，充分搅拌之后进行固液分离和洗涤，得到钯前驱体离子修饰的氧化锡复合结构；对钯前驱体离子修饰的氧化锡复合结构进行快速升温和高温煅烧，得到钯单原子修饰的氧化锡复合结构，其中，升温的速度保证氧化锡颗粒快速锚定住钯前驱体离子避免在氧化锡颗粒表面聚集。本发明制备的氧化锡复合材料具有良好的气敏特性，可作为电阻型半导体气体传感器的传感层，与现有技术相比能够有效解决仪器昂贵、操作复杂、无法现场实时检测的问题，实现对氢气的超灵敏、快响应、低成本检测。