本发明涉及一种制备由四种金属组分组成的多组分钼酸铋催化剂的方法，以及使用该催化剂制备1，3-丁二烯的方法，更具体的说，本发明涉及一种由二价阳离子金属、三价阳离子金属、铋和钼组成的多组分钼酸铋催化剂、其制备方法、以及通过氧化脱氢反应由含有正丁烯和正丁烷的C4混合物来制备1，3-丁二烯的方法。与具有由金属组分构成的复杂组成的常规多组分金属氧化物催化剂不同的是，根据本发明，通过对金属组分的种类和比例进行系统的研究，可以仅使用四种金属组分就制得用于1，3-丁二烯制备工艺的高活性多组分钼酸铋催化剂。