一种多级孔结构的石墨烯纤维及其制备方法与用途，所述石墨烯纤维的外径为0.01～100μm,长径比为20：1～2000：1，比表面积为500～2800m²/g；其制备方法，包括利用无机纤维为模板，在载气中加热至500-1200℃后，通入含C₁-C₈有机化合物的工艺气体，在同温度下分解，碳沉积在无机纤维，形成碳与无机物的复合纤维，降温后用酸处理，然后过滤，洗涤及干燥而得，制备方法简单，所得产品纯度高，结构完整，机械强度强，可适用于做分离、吸附材料或电化学储能的电极材料，用于4V超级电容器的电极材料时，在10A/g扫速下比电容为100-250F/g。