(1)石墨烯具有良好的力學性能，是強度最高的材料之壹。同時韌性好，可以彎曲。氫等離子體改性的還原石墨烯也具有非常好的強度。氧化後得到功能化的石墨烯，功能化的石墨烯制成的石墨紙會極其結實堅韌。
(2)石墨烯具有良好的電子效應，室溫下的載流子遷移率約為15000 cm2/(v·s)，是矽材料的10倍以上，是載流子遷移率最高的已知物質銻化銦(InSb)的兩倍以上，石墨烯的電子遷移率受溫度變化的影響較小。
(3)石墨烯具有良好的熱性能和優異的導熱性。純無缺陷單層石墨烯的熱導率高達5300W/mK，高於單壁碳納米管(3500W/mK)和多壁碳納米管(3000 W/MK)。此外，石墨烯的彈道熱導率可以降低碳納米管每單位周長和長度的彈道熱導率的下限。
(4)石墨烯具有良好的光學性質，在很寬的波長範圍內吸收率約為2.3%，看起來幾乎是透明的。大面積石墨烯薄膜也具有優異的光學性能，其光學性能隨著石墨烯厚度的變化而變化。如果施加磁場，石墨烯納米帶的光學響應可以調諧到太赫茲範圍。
(5)石墨烯在非極性溶劑中具有良好的溶解性、超疏水性和超親油性，可以吸附和脫附各種分子和原子；目前與？隨著量產和大尺寸問題的逐步突破，石墨烯的工業化應用步伐正在加快。基於現有的研究成果，最先實現商業應用的領域可能是移動設備、航空航天、新能源電池等領域。
2.碳原子sp2雜化形成的蜂窩狀平面膜，也叫單原子石墨。