本发明公开了单原子催化剂及其制备方法。该方法包括：提供第一盐溶液、碱溶液和第二盐溶液，其中，第一盐溶液中包括镁盐和铝盐，第二盐溶液为贵金属盐溶液；使第一盐溶液进入第一膜分散微反应器的主通道，使碱溶液经过第一膜分散微反应器的微滤膜剪切后与第一盐溶液混合并发生共沉淀反应，得到第一浆液；使第一浆液进入第二膜分散微反应器的主通道，使第二盐溶液经过第二膜分散微反应器的微滤膜剪切后与第一浆液混合并发生沉淀反应，得到第二浆液；对第二浆液进行离心分离得到复合物；在空气气氛下对复合物进行煅烧处理，得到催化剂前驱体；对催化剂前驱体进行还原处理，得到单原子催化剂。由此，可以实现单原子催化剂的连续、可控制备。