本发明公开了一种增敏肿瘤放疗的复合纳米颗粒及其制备方法和应用，该复合纳米颗粒包括蛋白以及生长在所述蛋白上的硒化铋和二氧化锰，制备方法包括，将锰盐溶液加入硒化铋‑蛋白纳米颗粒的水分散液中，混匀后加入强碱溶液，调节pH值至碱性，加热控温反应，超滤水洗即得。本发明的复合纳米颗粒水分散性和生物相容性良好，通过硒化铋增强肿瘤局部辐射剂量、二氧化锰改善肿瘤乏氧两个方面增敏放疗，可同时实现计算机断层扫描、磁共振和光声多模成像造影；其制备方法简便易行，条件温和，可控性好，易于实施推广；可实现肿瘤靶向放疗增敏诊疗一体化，在纳米医药、疾病诊断和肿瘤治疗等领域的应用前景广阔。