本发明涉及电催化技术领域，具体公开一种纳米花状钴钼硫化物负载型催化剂及其制备方法和应用。制备方法包括：将钼粉、可溶性钼酸盐、可溶性钴盐和磷酸加入水中，调节pH至2.0‑2.5，于155℃‑165℃反应72h‑120h，得轮簇钴钼多酸前驱体；将轮簇钴钼多酸前驱体和硫脲加入水中，加入碳布，于170℃‑200℃反应18h‑24h，得所述催化剂。本发明通过预组装制备轮簇多酸前驱体，实现Co、Mo分子尺度的均匀混合，然后以轮簇多酸前驱体为原料在碳布上原位生长三维花状钴钼硫化物，有效提高了钴钼硫化物的催化活性和稳定性，且制备工艺简单，原料廉价易得，为电解水非贵金属催化剂的研究提供了一条新颖而简单的途径。