本发明公开了一种生物还原氧化石墨烯及其制备方法。将氧化石墨分散在水中，形成分散较好的氧化石墨烯悬浮液；将经过灭菌、冷却的反硝化细菌培养基与氧化石墨烯悬浮液混合；接种种子液；在厌氧条件下静置培养数天，分散好的氧化石墨烯在反硝化细菌的作用下去除含氧官能团形成石墨烯；培养完毕，用盐酸、乙醇、去离子水去除还原过程中产生的菌体、代谢产物及其它离子，最后用水清洗至中性为止，干燥得到纯净石墨烯。本发明以具有还原高价态无机氮和碳元素的微生物反硝化细菌为菌种，对氧化石墨烯进行生物还原，相对于类似还原菌希瓦氏菌，反硝化细菌具有环境安全性好，反应条件温和和可控，培养基成分简单，制备得到的石墨烯缺陷少，层数少等优点。