本发明公开了氧化石墨烯改性超亲水超疏油油水分离膜及制备方法和应用。该方法将亲水聚合物水敏剂与交联成膜剂按1：9～9：1混合，然后与纳米硅溶胶按质量比1：9～9：1溶于水中，磁力搅拌均匀配制成浓度1～99%的溶液，添加0.5～1%的氧化石墨烯作为无机交联剂，超声分散均匀；将100～300目织物丝网超声清洗，常温晾干，采用喷涂、浸涂或旋涂在丝网上成膜，烘干交联，得超亲水及水下超疏油的油水分离网膜。本发明的油水分离网膜在石墨烯的交联改性后具有优异的耐溶胀性和机械性能，在空气中对水和油的接触角均为0°，具有超亲水性；在水下对油滴的接触角大于150°，具有对油滴低粘附的特性。本发明的网膜可应用于油水混合物的分离及含油污水的处理。