本发明公开了一种碳化硅纤维、碳纤维增强聚酰亚胺石墨膜的制备方法，涉及聚酰亚胺石墨膜技术领域，包括以下步骤：利用低温等离子体技术对碳化硅纤维和碳纤维进行表面修饰改性；将经表面修饰改性后的碳化硅纤维和碳纤维加入到有机溶剂中，超声分散，然后加入芳香族二胺，搅拌，得到纤维‑二胺溶液；在氮气保护下，将芳香族二酐分批加入到纤维‑二胺溶液中进行缩聚反应，得到纤维/聚酰胺酸树脂溶液；将纤维/聚酰胺酸树脂溶液凝胶化成膜，再经热亚胺化处理，得到纤维/聚酰亚胺薄膜，然后进行碳化处理、石墨化处理，即得聚酰亚胺石墨膜。本发明制得的聚酰亚胺石墨膜柔韧性增强，石墨化程度提高使得导热性能增强。