本发明提供了一种二氧化钛表面修饰石墨烯提升金属基复合材料力学性能的方法，石墨烯表面通过原子层沉积的方法生长二氧化钛薄膜，通过调控沉积条件和循环次数调控石墨烯表面薄膜生长厚度，沉积后的TiO2薄膜修饰石墨烯粉末TiO2@Gr通过低能球磨的方式，与金属粉末进行混合，制备复合粉料，通过对复合粉末加温加压烧结制备成形金属基复合材料，成形的复合材料力学强度明显提升，还可以通过调控原料配比和循环次数实现TiO2薄膜层厚度精确可控，精度可至纳米级别；制备过程几乎不引入多余杂质，实现近净TiO2薄膜生长，镀膜后石墨烯易于分散，可以缩短制样周期，可以实现全程程序控制、安全且操作简单，可以实现批量生产。