采用简便的超声分散方法提高了氧化石墨烯(GO)在环氧树脂基体(EP)中的分散性,采用傅里叶红外光谱(FT-IR),X射线衍射仪(Xrd)表征了GO的成分,使用原子力显微镜(AFM)表征了GO的分散性,最后研究了GO含量对GO/EP复合材料力学性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)研究了GO的增强机理。结果表明:使用超声波探头可以将GO均匀分散在丙酮溶剂中,浓度可达2mg/mL。当GO含量为0.3wt%时,GO/EP复合材料的力学性能最佳,其中拉伸强度和冲击强度分别为71.24MPa和19.64kJ/m2,分别提高了108%和151%。主要的增强机理是由于GO与环氧树脂基体中良好的粘结强度,使得GO可以承受更多的作用力,并从EP基体中传导,起到很好的吸收能量和分散力的作用。