本公开提供一种石墨烯复合金属箔及其双面生长方法和装置，该装置包括化学气相沉积炉、放卷轴和收卷轴，其中化学气相沉积炉包括依次连接的等离子体辉光区和加热生长区；放卷轴和收卷轴分别位于化学气相沉积炉的两侧，通过放卷轴和收卷轴的转动，以带动金属箔进出化学气相沉积炉并在其上沉积生长石墨烯；其中等离子体辉光区内设有包括平板的支架，平板的上下区域均包括中空区域，金属箔平直通过平板表面并悬空于加热生长区，使金属箔双面生长石墨烯。该装置通过特殊的支架设计，可以在金属箔材基底上一次制备得到双面生长的垂直结构石墨烯，生长温度低，垂直结构石墨烯结构和总厚度可控性高，金属种类和材质适应性广，适用于工业化大规模生产。