本发明属于气体传感器领域，具体涉及一种四氧化三钴氧化物半导体二甲苯传感器及其制备方法与应用。本发明提供的Co3O4氧化物半导体二甲苯传感器包括：外表面套设有两个平行且彼此分隔的环形Au电极的Al2O3陶瓷管，连接在每个所述环形Au电极上的铂丝，涂覆在所述Al2O3陶瓷管外表面和环形Au电极上的半导体氧化物敏感材料，和置于所述Al2O3陶瓷管内的镍镉合金线圈，所述半导体氧化物敏感材料为叶片状的Co3O4。本发明以叶片状的Co3O4作为传感器的敏感材料，用该敏感材料制得的气体传感器对二甲苯表现出高灵敏度(19.7)以及低检测下限(10ppm)，使得在检测环境中二甲苯污染物方面有广阔的应用前景。