本发明公开了一种仿生梯度氧化锆增强树脂块、桩核及其设计方法与应用。该设计方法首先通过对树脂基质的优选和氧化锆的表面改性得到一种具有流动性、可加工性、不同弹性模量的氧化锆增强复合树脂材料，进一步采用有限元数字化模型优化调整梯度桩核的分层及弹性模量设计，随后采用分层堆塑技术按照优选的设计制备出仿生梯度氧化锆增强树脂块；该设计方法使得该树脂块能够更好地满足天然牙本质本身弹性模量梯度分布的需求，提高修复效果的仿生性和稳定性。本发明制备的仿生梯度氧化锆增强树脂桩核不仅具有个性化、一体化、仿生性、美观性、生物相容性和良好的机械性能，同时能广泛地应用于牙体缺损修复领域。