本发明公开了一种石墨烯/玄武岩纤维多尺度材料及其制备方法与应用，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯与氨基硅烷偶联剂在溶剂存在下反应，得到氨基化处理的氧化石墨烯；对玄武岩纤维依次进行去胶、粗化处理，得到预处理后的玄武岩纤维；(2)将步骤(1)得到的氨基化处理的氧化石墨烯分散于有机溶剂中，得到分散液，将预处理后的玄武岩纤维浸渍于分散液中，过滤清洗后在氢气条件下干燥处理，得到所述石墨烯/玄武岩纤维多尺度材料。本发明制备的石墨烯/玄武岩纤维多尺度材料，石墨烯均匀牢固地修饰在纤维表面，且表面修饰的石墨烯氧含量低，可作为增强材料用于铜基复合材料中，可有效提高玄武岩纤维与铜基体的结合强度。