本公开涉及一种烷基芳烃异构化催化剂及其制备方法和应用，该方法包括：(1)将高硅沸石、成型基质材料与任选的无机氧化物混合，对所得混合粉料依次进行成型处理、第一干燥、第一焙烧，得到载体；(2)将载体与铵盐溶液进行离子交换，所得固体物料经第二干燥和第二焙烧；其中，在步骤(1)的混合过程中引入改性组元，和/或，在步骤(2)的第二焙烧后引入改性组元；改性组元为VA族元素。该方法制得的烷基芳烃异构化催化剂可以维持较高的异构化反应活性，同时提高侧链芳烃转化催化反应过程的选择性，提高异构化过程选择性。