本发明公开了一种单原子催化剂及其制备方法，属于材料制备技术领域。单原子催化剂是由单原子材料均匀负载在类石墨烯碳材料中形成的。单原子催化剂的制备方法包括：金属前体的制备：将碳模板前驱体和金属前驱体溶解于酸性溶液中，得到第一混合溶液；将第一混合溶液通过减压蒸馏的方式蒸干后于马弗炉中焙烧，得到金属前体；单原子催化剂的制备：将金属前体和碳包覆前驱体溶解于缓冲溶液中，得到第二混合溶液；将第二混合溶液进行抽滤并烘干后于管式炉中焙烧，得到单原子催化剂。由此能够获得催化性能优异的单原子催化剂，从而实现从非贵金属到贵金属单原子催化剂的可控制备，提高了单原子催化剂制备方法的普适性。