本发明公开了一种石墨烯气凝胶及其制备方法。该方法包括：(1)将氧化石墨烯分散液与胺类水溶性化合物均匀混合得到氧化石墨烯混合液；胺类水溶性化合物为二乙胺、乙二胺、丙二胺、丁二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚烯丙基胺、N,N'-二(2-氨乙基)-1,3-丙二胺中的一种或多种；(2)将氧化石墨烯混合液在无氧条件下用高能射线照射进行辐照反应得到氨基修饰石墨烯水凝胶；(3)冷冻干燥或超临界二氧化碳干燥即得石墨烯气凝胶。本发明的石墨烯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，且制备方法简单，绿色环保。