本发明提供提供一种金属原子负载型碳纳米纤维催化剂及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：(1)使甲醇、金属盐和二甲基咪唑混合，得到第一混合体系；金属盐包括锌的可溶性盐，所述金属盐还包括铜的可溶性盐和/或镍的可溶性盐；使所述混合体系静置，产生沉淀；收集沉淀，将所述沉淀干燥后，制得负载有铜和/或镍的ZIF‑8产物；(2)将ZIF‑8产物加入含有含氮聚合物的溶液中，得到第二混合体系；将第二混合体系进行静电纺丝，制成纳米纤维产物；(3)将纳米纤维产物在不低于950℃下进行热解处理，得到金属原子负载型碳纳米纤维催化剂。该制备方法能够抑制金属团聚，制备得到的催化剂具有高分散性、低自由能等优点，能够用于催化降解有机污染物。