本发明涉及二维石墨烯新材料及其化学气相沉积(CVD)制备领域，具体为一种快速制备高质量均匀层数石墨烯薄膜的方法，适于制备大面积的高质量均匀层数石墨烯薄膜。采用上层铜箔/底层过渡族金属箔片构成的双金属叠片作为生长基体，在低于铜熔点的温度下通过CVD技术催化裂解碳源生长出层数不均匀的石墨烯薄膜，后提高生长温度至铜熔点以上，在短时间内制备出高质量均匀层数的石墨烯薄膜，后续刻蚀掉铜基底得到高质量均匀层数的石墨烯薄膜。本发明具有制备工艺简单，时间周期短，产物尺寸及厚度易于调控并适于大面积制备等特点，为大面积高质量均匀石墨烯薄膜在场效应晶体管、透明导电薄膜、柔性电子器件等领域的研究和应用奠定基础。