本申请提供一种单级双芯体尾气净化催化器及其制备方法，属于摩托车尾气处理技术领域。单级双芯体尾气净化催化器包括第一芯体、第二芯体、壳体和催化剂涂层。第一芯体的卷制方式为同心圆型或双螺旋型。第二芯体的卷制方式为纵向紊流结构。壳体具有轴向，壳体内限定出腔体，第一芯体和第二芯体沿轴向依次设置于腔体中。催化剂涂层负载于第一芯体和第二芯体。第一芯体起到导流作用，第二芯体起到紊流作用，本申请的单级双芯体尾气净化催化器通过采用卷制方式为同心圆型或双螺旋型的第一芯体和纵向紊流结构的第二芯体组合的方式，改善了同心圆型或双螺旋型的芯体紊流程度不够、纵向紊流结构芯体排气背压较大的问题，实现排气背压和气流均匀性的平衡。