本发明提供了一种聚乙烯复合材料及其制备方法，包括如下步骤：步骤1，将氧化石墨烯与马来酸酐接枝聚乙烯混合，加热至170‑220℃，使所述氧化石墨烯上的羟基基团与所述马来酸酐接枝聚乙烯上的酸酐基团进行反应，得到改性氧化石墨烯；步骤2，将所述改性氧化石墨烯与聚乙烯树脂混合，造粒，得到聚乙烯复合材料；其中，所述氧化石墨烯与所述马来酸酐接枝聚乙烯的质量比为1:4‑20。本发明条件下，马来酸酐接枝聚乙烯与氧化石墨烯可以达到恰到好处的反应程度，使得最终制备的聚乙烯复合材料具有较好的加工性能。