本发明公开了一种改性氧化石墨烯和环氧树脂复合材料及其制备方法。本发明通过对氧化石墨烯进行聚醚胺改性，得到全新的聚醚胺改性氧化石墨烯材料，有效解决了石墨烯在聚合物基体中的分散性问题。试验结果表明，本发明经聚醚胺改性后的氧化石墨烯的加入可以同时大幅提高环氧树脂材料的拉伸力学强度、韧性、弯曲强度和玻璃化转变温度，提升效果均优于加入了未改性氧化石墨烯的环氧树脂材料，具有广阔的市场应用前景。