本发明公开了一种氧化石墨烯纳米带/聚合物复合薄膜及其制备方法，是将多壁碳纳米管利用氧化的方法纵向切割成带状结构的氧化石墨烯纳米带，然后采用溶液成形方法将氧化石墨烯纳米带与聚合物复合形成所述薄膜。本发明制备的复合薄膜具有优异的阻隔性能与力学性能，并且薄膜能保持一定的透明性，可以广泛的应用在阻隔要求较高的领域。目前碳纳米管国内外已经可以大规模生产，大大降低了制备氧化石墨烯纳米带的成本，且本发明只需很少量的氧化石墨烯纳米带就可以使复合薄膜的阻隔性大大提高，其力学性能也得到很大的提升。本发明制备工艺简单，操作性强，适合大规模工业化生产。