本发明涉及一种石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料及其制备方法与应用。本发明中石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料的主体为钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维，钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维的直径为100‑150nm，石墨烯广泛存在于纳米纤维复合材料中，并紧紧包覆在钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维表面，所述的石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料是将钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料与氧化石墨烯复合制得。本发明制备的石墨烯‑钛酸铁‑二氧化钛纳米纤维复合材料作为电池负极材料具有较高的充放电比容量，良好的循环稳定性和倍率性能，并且制备方法步骤简单，具有规模化生产的潜力。