本发明公开了一种三维石墨烯基复合材料的制备方法以及应用。所述制备方法如下：将泡沫状金属浸入氧化石墨烯溶液中超声处理，得到氧化石墨烯/泡沫状金属复合材料；之后用稀的混酸刻蚀，得到三维氧化石墨烯，再进行退火，得三维高质量薄层石墨烯；将其与微生物手性提取物混合并添加到环氧树脂溶液中，得到薄层石墨烯浆料；使用合成纤维布作为基本模板，至少在一面涂覆薄层石墨烯浆料，形成相应的合成纤维布/石墨烯电磁屏蔽复合材料；以高分子聚合物的液相体系对上述复合材料进行浸润处理，最后固化封装。本发明所制备的三维石墨烯基复合材料具有超轻质、耐氧化、耐腐蚀、柔韧性、高效电磁屏蔽等特性，在电磁屏蔽材料领域具有广阔应用前景。