本发明涉及检测分析技术领域。提供一种基于双层亚波长光栅的石墨烯生物传感器，包括上亚波长光栅、下亚波长光栅；该两个亚波长光栅镜面对称设置，两者形成的中间间隙构成检测物质通道；在上亚波长光栅、下亚波长光栅的内表面均设置有石墨烯层；检测物质通过检测物质通道水平方向流动，入射至上亚波长光栅的光线方向与所述检测物质通道方向不平行。本发明提供的传感器一方面通过将检测物质通道方向和入射光方向不平行设置，提高了该生物传感器的检测灵敏度；另一方面，通过在亚波长光栅的内表面设置石墨烯层，使得石墨烯层能够吸收更多的光谱，进一步提高了该生物传感器的检测灵敏度。