本发明公开了一种多层还原石墨烯薄膜的制备方法及其应用，该制备方法包括：制备两份浓度相同的氧化石墨烯溶液，分别加入电性相反的电解质与石墨烯表面功能基团发生作用后，制成两份分别带有正电性和负电性的石墨烯溶液，之后通过静电作用在基板上层层自组装制成多层还原石墨烯薄膜。本发明利用静电作用自组装成膜的方法简便，成本较低，且石墨烯薄膜的层数可控。所制备的薄膜结构均匀，将其应用于电极后有利于提高电极的导电率，能够满足柔性化发展的需要，适合大规模生产，适用于太阳能电池、传感器、有机发光二极管(OLED)、触摸屏等光电领域。