本发明公开了一种改性石墨烯/热固性树脂复合材料及其制备方法。将盐酸掺杂聚苯胺修饰的碳纳米管加入到氧化石墨烯水分散液中，反应物经过滤，洗涤，干燥后得到改性石墨烯，再与熔融态的可热固化的树脂均匀混合，经固化即可得到一种改性石墨烯/热固性树脂复合材料。本发明提供的改性石墨烯具有微电容结构，盐酸掺杂聚苯胺修饰的碳纳米管通过π‑π共轭作用负载在石墨烯的表面，保持了石墨烯优异的电学性能，并阻碍石墨烯片层的相互接触，用于制备得到的改性石墨烯/热固性树脂复合材料具有高介电常数、低介电损耗、低渗流阈值的优点，并可通过调节石墨烯表面包覆盐酸掺杂聚苯胺修饰的碳纳米管含量的变化，实现对复合材料介电性能的控制。