本发明公开了一种石墨烯-无机纳米颗粒复合水凝胶、气凝胶及其制备方法、应用。石墨烯-无机纳米颗粒复合水凝胶的制备方法包括下述步骤：(1)将氧化石墨烯分散液、无机纳米颗粒以及水溶性还原剂混合均匀得氧化石墨烯混合液；其中，氧化石墨烯混合液中，氧化石墨烯与无机纳米颗粒的质量比为(1∶0.01)-(1∶20)；(2)将氧化石墨烯混合液用高能射线照射进行辐照反应即可。本发明采用辐照法制备石墨烯-无机纳米颗粒复合气凝胶，目前尚无报道，该制备方法操作简单，绿色环保；且利用本发明的制备方法制得的石墨烯-无机纳米颗粒复合气凝胶为多孔且大孔结构，结构较均匀，可用于有机溶剂的吸附，具有重大的应用价值。