本发明公开了一种纤维素/氧化石墨烯碳气凝胶的制备方法及其应用。该包括方法以下步骤：(1)将氢氧化钠和尿素溶于水中，得到氢氧化钠/尿素水溶液作为溶剂；(2)将溶剂预冷至?8～?15℃，然后加入绝干漂白亚麻浆，搅拌混合均匀，得到纤维素溶液；(3)将氧化石墨烯加入到纤维素溶液中，冰水浴中搅拌分散均匀，然后加热至40～60℃使其凝胶化，再冷冻干燥，得到纤维素/氧化石墨烯凝胶；(4)将纤维素/氧化石墨烯凝胶在真空条件下进行高温碳化，再用盐酸刻蚀、水洗、抽滤，最后真空干燥，得到纤维素/氧化石墨烯碳气凝胶。本发明制得的碳气凝胶具有良好的亲水性及化学修饰性，能广泛应用于重金属离子吸附及电极材料领域。