一种二氧化硅/石墨烯改性的橡胶复合材料的制备方法，包括：将石墨烯分散于溶剂中得到石墨烯分散液，并将双亲性聚合物加入石墨烯分散液中反应得到亲水性石墨烯分散液，且通过喷雾干燥得到表面修饰有双亲性聚合物的粉末状亲水性石墨烯；将粉末状亲水性石墨烯分散于硅源化合物水溶液中得到石墨烯‑硅源化合物溶液，调节石墨烯‑硅源化合物溶液的pH值至硅源化合物发生水解，得到二氧化硅石墨烯基二元粒子的混合滤饼；将混合滤饼稀释成乳液作为填料添加到胶乳中得到混合体系，向混合体系中添加絮凝剂诱导胶乳破乳得到絮凝物，将絮凝物中添加加工助剂后制得二氧化硅/石墨烯改性的橡胶复合材料。本发明增加了橡胶复合材料的力学性能、耐磨性和导热性。