本发明公开了一种规模化连续生产三维石墨烯膜的方法及应用，属于功能材料领域。所述方法为：第一步：制备氧化石墨烯溶液；第二步：搅拌浓缩；第三步：将聚四氟乙烯槽浸入到甲醇中；第四步：将浓缩好的氧化石墨烯溶液注入聚四氟乙烯槽，得到氧化石墨烯条带；第五步：将氧化石墨烯条带从甲醇溶液中引出先进行干燥，再进行还原膨胀，即可得到所述的三维石墨烯膜；第六步：收集三维石墨烯膜，收卷。将氧化石墨烯溶液与功能化纳米粒子混合，按照相同的制备步骤可得到功能化的三维石墨烯膜。所述方法制备过程简单、环境友好、成本低、适合大规模生产，采用所述方法制备得到的三维石墨烯膜呈三维、多孔状，具有质量轻、比表面积大、柔韧性好的特点。