本发明公开了一种去除油品中二苯并噻吩的沸石分子筛负载型复合催化剂及其制备方法，该复合催化剂以沸石分子筛为载体，其上负载有三氧化钼和二氧化钛。制备方法包括制备沸石分子筛悬浮液，将其与钛酸正丁酯溶液、七钼酸铵溶液制备成前驱体混合物；将前驱体混合物进行焙烧制得本发明复合催化剂。本发明复合催化剂具有经济实用、催化氧化性能好、循环利用性能好等优点，用于去除石油产品中的含硫有机污染物时能够快速且高效的实现对含硫有机污染物的有效转化，达到超高效和超深度的氧化脱硫，有着极好的经济效益和应用前景，其制备方法具有工艺简单、操作方便、原材料廉价易得、制备成本低廉等优点，可实现规模化的批量制备，利于工业化利用。