本發明公開了一種烯烴異構化催化劑及其應用。所述催化劑為過渡金屬鹽和路易斯酸的有機溶液,過渡金屬鹽和路易斯酸的摩爾比在1:0.5至1:10之間,過渡金屬鹽的濃度在1毫摩爾/升至10毫摩爾/升之間。本發明的催化劑應用于液相催化烯烴異構,反應條件溫和,產率較高,易于實現,成本低廉。