本发明公开了一种用于沥青改性的石墨烯材料及制备方法和应用，该用于沥青改性的石墨烯材料包括进行了部分氧化的石墨烯粉体和表面嫁接修饰剂；该用于沥青改性的石墨烯材料的制备方法包括步骤：(1)将石墨烯粉体进行部分氧化，得到进行了部分氧化的石墨烯粉体；(2)称取分散介质、表面嫁接修饰剂以及上述进行了部分氧化的石墨烯粉体；(3)将分散介质与表面嫁接修饰剂搅拌混合均匀后在其中加入进行了部分氧化的石墨烯粉体，进行均质分散，去除分散介质后，得到用于沥青改性的石墨烯材料；本发明还涉及用于沥青改性的石墨烯材料或其制备方法在基质沥青和改性沥青中的应用；该石墨烯材料运用于沥青中，能有效改善沥青针入度，软化点和延度。