本发明公开了一种高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法，所述方法将三维石墨烯骨架通过真空灌注的方法制备复合材料浆料前躯体，再采用高速搅拌超声辅助的方法制备高分散石墨烯双马树脂基复合材料浆料，最后通过梯度固化的方法制备高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料。本发明解决了现有方法无法将石墨烯高度分散到双马树脂基体当中这一难题，扩展了其应用范围，基于石墨烯填充的双马树脂浆料调配任意比例的石墨烯增强双马高温树脂复合材料，在提升双马树脂耐温的同时提升了双马树脂基体力学性能，加大了双马树脂基复合材料在应用领域竞争的优势，为纳米填充提供了一种新型的高分散制备方法。