本发明公开了一种ZnO团簇溶液的制备方法，包括在高压反应釜内加入非极性溶剂、可溶性锌盐、醇胺以及可选的掺杂元素，混合均匀；升温至100～180℃恒温反应3～24h，冷却，静置分层后分液得到ZnO团簇溶液。本发明方法所制备得到的ZnO团簇溶液，其中的ZnO团簇小于2nm，分布均匀，具有优异的光学性质，如宽波长响应单、多光子吸收特性，产生从紫外到橙光宽波段的荧光，可望用于分子、离子、细胞、病毒或细菌的检测与识别，还可作为荧光标记物尤其是细胞成像方面或可能成为靶向药物载体用于筛选药物、发现药物靶点以及在线活体观测药物起效和作用机制，另外可作为激光非线性光学材料，可用于超低限甚至单分子检测环境中有毒有害的离子、分子。