本发明涉及一种石墨烯/金属氧化物杂化气凝胶、制备方法及其应用，属于纳米材料应用领域。所述杂化气凝胶由石墨烯网络和金属氧化物网络组成，两个网络相互缠绕形成杂化气凝胶，其中金属氧化物网络也为结晶态。所述杂化气凝胶的制备包括制备氧化石墨烯有机溶液，并在其中加入可溶性金属盐和环氧化物，得到均匀不流动的杂化湿凝胶，经干燥和炭化得到所述的石墨烯/金属氧化物杂化气凝胶。所述杂化气凝胶可作为储能材料、电磁屏蔽材料、生物酶的催化载体和CO₂的吸附材料，具有广泛的应用。