本发明公开了一种氧化铜复合脱硫剂及其制备方法和应用，属于气体净化脱硫领域。该制备方法包括以下步骤：对碳基材料进行氧化处理，得到氧化后的碳基材料；提供铜盐和镁盐的混合溶液，将氧化后的碳基材料浸渍到铜盐和镁盐的混合溶液中；将浸渍后的碳基材料进行干燥；将干燥后的碳基材料在惰性气氛下焙烧，得到氧化镁和氧化铜共负载于碳基材料上的所述氧化铜复合脱硫剂。该制备方法获得的复合脱硫剂由于氧化镁的存在而提高了常温下无氧气氛中氧化铜的脱硫效率，并且该制备方法简单，绿色环保，并且具有明显的成本优势。