本发明公开了一种二硫化钼药物传递系统及其制备方法和应用，属于生物医药领域。上述药物传递系统以MoS2纳米颗粒为基本骨架结构，在其表面进行MnO2包覆，形成介孔核壳结构，负载抗肿瘤化疗药物DOX，最后在MnO2表面进行PEG修饰，其有效成分为：MoS260％‑65％、MnO222‑30％、DOX10％‑13％，PEG5％‑10％。该药物传递系统的制备方法包括利用水热法制备得到MoS2纳米颗粒；将KMnO4加入MoS2的分散液中搅拌得到MoS2@MnO2的介孔核壳结构材料；将DOX按一定比例加入含有MoS2@MnO2的分散液中搅拌，得到负载DOX的MoS2@DOX/MnO2；再用PEG进一步修饰MoS2@DOX/MnO2得到MoS2@DOX/MnO2‑PEG药物传递系统，具有肿瘤微环境响应、水溶性好、稳定性好和DOX装载率高等优点，能够利用光热联合化疗增强对肿瘤的治疗效果。