本发明公开了一种CeO2/MnO2复合光催化剂及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域。本发明将MnO2棒光催化剂和Ce(NO3)3·6H2O通过绿色简单的溶剂热法合成不同负载量的CeO2/MnO2复合光催化剂，通过CeO2纳米粒子对MnO2棒状载体的修饰，延长光生载流子的寿命，提高材料的氧化还原能力，以及优化催化剂表面的酸碱性，用于全光谱下催化氧化甲苯，能够促进更多甲苯分子吸附、活化、光催化氧化，最终以环境友好的二氧化碳排放。本发明所用原料廉价，方法工艺简便，制得的CeO2/MnO2复合光催化剂实用性强，具备良好的经济效益和环保效益。