本发明公开了一种石墨烯均匀分散于马氏体钢并诱导奥氏体相变的方法和由该方法制备出来的石墨烯增强奥氏体钢复合材料，将多层石墨烯与马氏体钢粉体均匀混合(一次分散)，得到混合物，采用高能束对混合物加热形成熔池，熔池内部的高温对流和剪切流动使石墨烯片层间滑移、分离，并均匀分散于熔池中(二次分散)，熔池降温凝固过程中，通过两次分散的石墨烯诱导奥氏体相变，完全凝固后，得到石墨烯均匀分散的石墨烯增强奥氏体钢复合材料，该材料在保持高抗拉强度的同时，延伸率和冲击韧性均有大幅提高，具有重要的应用前景。