本发明属于高分子聚合物的技术领域，公开了一种金属螯合聚苯乙烯纳米球及其制备方法与应用。所述方法：1)羧基化聚苯乙烯纳米球的制备；2)将羧基化聚苯乙烯纳米球进行羧基活化，随后加入金属螯合剂进行反应，获得螯合剂修饰的纳米球；将螯合剂修饰的纳米球与金属盐反应，获得金属螯合聚苯乙烯纳米球；所述金属盐为溶于水的金属盐，具体包括铜盐，锌盐，钴盐或镍盐中的一种以上。本发明的方法简单，所制备的金属螯合聚苯乙烯纳米球比表面积大，粒径均一，约100nm；而且金属螯合聚苯乙烯纳米球能够快速从复杂生物体系分离纯化目标蛋白，分离出的目标蛋白纯度高，数量多。本发明的金属螯合聚苯乙烯纳米球用于蛋白质的分离纯化领域。