发明提出一种改性石墨烯／环氧树脂复合材料及其制备方法，该改性石墨烯／环氧树脂复合材料为是两相结构，主体为环氧树脂基体，增强相为黑色的改性石墨烯。制备过程包括氧化石墨的制备、氧化石墨烯的制备和改性石墨烯／环氧树脂复合材料的制备三个步骤。改性石墨烯／环氧树脂复合材料相对比环氧树脂本身以及石墨烯／环氧树脂复合材料的韧性有很大的提高，石墨烯和环氧树脂之间的界面结合性能大大提高，有利于石墨烯本身性能的发挥。且本发明提出的改性石墨烯／环氧树脂复合材料的制备方法，提高了制备中间产物氧化石墨的反应温度，从而提高了反应速度。