本发明提供一种石墨烯表面强化传热复合材料及其制备方法，所述制备方法包括：将石墨烯材料与异丙醇混合均匀，形成带负电的石墨烯溶液；在所述石墨烯溶液中加入镁盐，制得混合溶液，其中，石墨烯材料与镁盐的重量比为1:5～3:1；将导电材料作为阴极，在混合溶液中进行电泳沉积，制得石墨烯表面强化传热复合材料。本发明通过电泳沉积过程中形成的氢氧化镁和酯基使石墨烯材料和导电材料稳定的连接在一起，并将其作为表面强化传热复合材料，能够提高相变传热性能；通过该方法得到的表面强化传热复合材料中石墨烯材料是通过垂直取向的方式连接在导电材料表面，垂直取向连接的石墨烯材料能够减小相变传热起始核沸腾所需的过热度，并显著提高相变传热速率。