本发明属于弹性碳材料领域，公开了一种弹性碳气凝胶及其制备方法和应用。将氧化石墨烯分散在水中，搅拌、超声分散均匀，然后依次进行液氮冷冻、解冻及超声处理，得到氧化石墨烯悬浮液；再加入纳米微晶纤维素，超声处理后加入小分子碳源或氮源，得到氧化石墨烯/纳米微晶纤维素悬浮液；液氮冷冻，然后冷冻干燥，然后在惰性气氛中升温至500～850℃并保温0～12h，得到弹性碳气凝胶。本发明结合氧化石墨烯和纳米微晶纤维素的优势，利用纳米微晶纤维素对氧化石墨烯的分散、支撑和碳连接作用，并进一步结合小分子碳源或氮源的碳连接作用，所得碳气凝胶具有低密度、高压缩、高回弹、循环使用性能优异等特性。