本发明公开了一种负载氧化石墨烯纳米薄片的聚酰胺薄膜及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域，本发明的负载氧化石墨烯纳米薄片的聚酰胺薄膜的制备方法包括以下步骤：1）制备石墨烯；2）制备石墨烯氧化物；3）制备聚酰胺/聚砜中空纤维复合膜；4）复合膜表面功能化。本发明具有以下优点：通过在聚酰胺薄膜表面负载石墨烯氧化物，使得该种薄膜对细菌生长的抑制效果不会随时间增长而减弱，不会影响聚酰胺薄膜本身的渗透性与过滤能力，减少了薄膜的清洗次数，延长了薄膜的使用寿命；与现有技术中石墨烯氧化物置于聚酰胺膜内相比，减少了石墨烯氧化物的使用量，降低了生产成本，能够广泛的用于海水淡化与污水再生处理，有良好的应用前景。