本发明涉及一种循环肿瘤细胞小鼠模型、其构建方法及应用，所述方法包括如下步骤：(1)皮下移植：将原代肿瘤组织样本移植到免疫缺陷小鼠的体内，构建原代癌症异种移植模型PDX；(2)采集循环肿瘤细胞：采集步骤(1)所述的原代癌症异种移植模型的外周血中的循环肿瘤细胞；(3)肾囊膜移植：将步骤(2)采集的循环肿瘤细胞移植到免疫缺陷小鼠的肾囊膜内，即构建成功所述循环肿瘤细胞小鼠模型。本发明方法采用二次以上的多次传代移植的方式，将原代肿瘤异种移植模型中的CTCs通过肾囊膜移植到免疫缺陷小鼠体内，得循环肿瘤细胞小鼠模型，可用于研究CTCs体内转移的机制及扩散情况。