本发明公开了一种石墨烯增强的聚酰亚胺复合薄膜及其制备方法和人工石墨膜。所述的石墨烯增强的聚酰亚胺复合薄膜采用改进的Hummer法制备氧化石墨烯前驱体，然后将其置于极性有机溶剂中加入多胺/氨基分散剂，经分散得到均相的功能化氧化石墨烯前驱体溶液；该所得溶液置于在极性非质子溶剂中，加入二胺和二酐合成得到氧化石墨烯增强的聚酰胺酸树脂；所得树脂按常规工艺制得石墨烯增强的聚酰亚胺复合薄膜。本发明制得的氧化石墨烯前驱体溶液稳定性好，晶粒为适宜的纳米级别，氧化程度高；所得石墨烯增强的聚酰亚胺复合薄膜的力学性能和电学性能均得到提高。进一步的，所得人工石墨膜外观无裂纹无开裂，不卷边，外观好。