本发明是一种石墨烯/金属复合板材的制备方法，该方法首先将单分散的石墨烯溶液与聚乙烯醇溶液均匀混合制备出石墨烯/聚乙烯醇混合浆料，然后通过喷涂的方式将石墨烯/聚乙烯醇混合浆料喷涂到金属板材的上、下表面，之后加热去除涂层中的聚乙烯醇，最后将多块金属板材叠加后采用热轧的方式制备出石墨烯复合板材。本发明通过使用石墨烯/聚乙烯醇混合浆料与金属板材复合，石墨烯的分散性可以得到保证，之后采用热轧的工艺有利于石墨烯均匀的分散到板材基体中，发挥石墨烯的强化效果。本发明能够较好的保留石墨烯和金属材料本征物性的前提下实现了石墨烯与金属板材的分子结合，而且本发明工艺简单，易于实现大批量大尺寸的石墨烯复合板材的制备，降低生产成本，在轻质装甲材料及航空、航天等领域均具有优异的工程应用前景。