本发明属于石墨烯橡胶复合材料技术领域，提出了一种石墨烯改性丁腈橡胶及其制备方法。一种石墨烯改性丁腈橡胶，包括以下重量份的组分：丁腈橡胶70～90份，改性氧化石墨烯‑羧基丁腈橡胶母胶10～30份，硫化剂1.5～2份，硫化促进剂0.5～2.0份，硫化活化剂3～5份，增塑剂1～3份，防老剂1～2份，填料20～30份，改性氧化石墨烯‑羧基丁腈橡胶母胶包括改性氧化石墨烯，还包括羧基丁腈胶乳，其中，改性氧化石墨烯由巯基硅氧烷水解后与氧化石墨烯脱水缩合反应得到。通过上述技术方案，解决了现有技术中丁腈橡胶耐高低温性差的问题。