本发明公开了一种石墨烯钢复合材料，包括交替叠加设置的钢材层和石墨烯层，所述石墨烯钢复合材料的所述叠加的方向的最上层和最下层为所述钢材层，相邻的两个所述钢材层通过一个所述石墨烯层间隔。本发明还公开了一种石墨烯钢复合材料的制备方法，包括：提供多个钢板；提供石墨烯分散液，包括石墨烯片分散剂和分散在所述分散液中的石墨烯片；将所述钢板和所述石墨烯分散液交替叠加，使所述石墨烯分散液夹于相邻的两个所述钢板之间，形成夹心结构，所述夹心结构的最上层和最下层为所述钢板；对所述夹心结构进行加压预处理；以及对所述加压预处理后的所述夹心结构在900℃～1100℃进行烧结。本发明还公开了一种石墨烯钢复合材料的应用。