本发明公开了一种细菌介导的纳米药物递送系统及其制备方法和应用。纳米药物递送系统包括细菌以及搭载于细菌上的包裹有抗肿瘤药物的纳米颗粒；细菌为具有厌氧趋向性的厌氧菌；纳米颗粒对厌氧菌及机体正常细胞无特异性杀伤作用；抗肿瘤药物为抑制肿瘤细胞增殖的化疗药物。本发明中的细菌介导的药物递送系统能主动靶向肿瘤乏氧区，从而实现对肿瘤乏氧区肿瘤细胞的特异性杀伤，这种主动靶向肿瘤乏氧区的细菌载药系统显著增强了传统化疗药物的抗肿瘤功效并降低其毒副反应。本发明中的给药系统生物安全性高，制备工序简单，可以推动现有化疗手段的临床应用发展，并为癌症乏氧区靶向治疗提供一个全新的发展方向。