本发明公开一种三层纳米棒阵列异质结结构及其制备方法，涉及某技术领域。其中，所述三层纳米棒阵列异质结结构包括依次层叠设置的SnO₂纳米棒阵列层、TiO₂纳米棒阵列层和ZnO纳米棒阵列层。本发明通过构建三层纳米棒阵列、以及对每层纳米棒阵列中材料的合理选择，一方面使所述异质结结构具有梯度能带结构，从而能加速光生电子和空穴的分离，另一方面通过将每层设计为一维的纳米棒阵列结构，为光生载流子的传输提供了高速通道，两者协同作用，共同提高了电荷传输效率，使所述三层纳米棒阵列异质结结构的光电化学性能优异；此外，该三层纳米棒阵列异质结结构还具有比表面积大的特点，因此其对光的利用率高。