本发明揭示了一种纳米氧化石墨烯蛋白质复合物及其制备方法与应用，该复合物为蛋白质吸附在纳米氧化石墨烯表面的复合结构。通过对蛋白药物荧光标记，对纳米氧化石墨烯进行聚乙二醇（PEG）修饰，再将蛋白药物通过物理吸附的方式复合聚集到纳米氧化石墨烯之上。本发明设计的纳米氧化石墨烯蛋白质复合物，具有极高的负载效率和稳定性；在体外生理环境中，物理吸附在氧化石墨烯表面的蛋白质可以逐渐释放，有效避免蛋白酶对蛋白的酶切水解作用，同时还可以使蛋白质在细胞中从氧化石墨烯表面上有效的递送到细胞中。本发明提高了对细胞生理活动调节控制的效果，为其在生理条件下的医学应用提供了有力保障；本发明介绍的制备方法，方法简便，成本低，利于量产。