本发明公开了一种烷烃异构化催化剂及其制备方法。所述催化剂是在梯级孔载体材料表面负载活性金属制备而成。梯级孔载体材料通过碱改性方法获得，步骤如下：首先配置碱溶液；然后称取微孔分子筛置于碱溶液中搅拌均匀；经过滤、洗涤、干燥和焙烧得到碱金属型梯级孔载体材料，最后使用NH₄⁺溶液进行离子交换，再经过滤、洗涤、干燥和焙烧得到H型的梯级孔载体材料。本发明的催化剂具有更高异构化转化率和液体收率，特别有利于双支链烷烃的生成，与常规微孔分子筛相比，梯级孔载体材料中的介孔结构可提供更畅通的异构体传质通道，降低传质阻力，使得最终生成的异构体能够快速从催化剂孔道内扩散出去，避免在酸性位上过度停留进而发生裂化副反应。