本发明公开了一种钽酸锶纳米球光催化剂及其制备方法和应用，属于材料制备及环境污染治理的技术领域。针对目前利用光催化处理苯系污染物存在活性较低、稳定性差、难以再生的问题，开发高性能的钽酸锶纳米球光催化剂代替商品TiO₂。催化剂的制备分两步进行：第一步为溶解-沉淀合成钽酸前驱物；第二步为表面活性剂辅助水热法合成钽酸锶纳米球。本发明制备的光催化剂具有高比表面积，能够实现高效降解废水和废气中的有机/重金属污染物，特别对于难降解的苯系有机污染物有很好的效果。本发明工艺简单，成本低，产率高，催化剂抗毒强、符合实际生产需要，有较大的应用潜力。