本发明属于固废资源化利用和高强保温集料制备技术领域，具体涉及一种多层高强保温陶粒及其制备方法，包括以下步骤：（1）将钼尾矿、粉煤灰、污泥、钢渣和碳酸钙进行粉碎、混合、造粒、干燥处理，得到内层料球；（2）将钼尾矿、粉煤灰、污泥、钢渣和碳粉进行粉碎、加水混合处理，得到中层浆料；（3）将钼尾矿进行粉碎、加水处理，得到外层浆料；（4）将步骤（2）得到的中层浆料包裹在步骤（1）得到的内层料球表面，干燥得到混合料球；再将步骤（3）得到的外层浆料包裹在混合料球表面，进行烧结，烧结完成后得到多层高强保温陶粒。本发明提供的钼尾矿梯度高强保温陶粒制作方法简单，内部具有丰富的孔隙结构，具有强度高、硬度大、耐腐蚀、耐高温的优点，外层通过调整化学组成改善陶粒在水泥基材料中的界面结构。