石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。
1、石墨烯导电功能好，这种特性尤其合适于高频电路，石墨烯将是硅的替代品，可用来出产将来的超级计算机，使电脑运转速度更快、能耗降低。
2、可作为液晶显示资料。石墨烯能够用来替代如今的液晶显示资料，用于出产下一代电脑、电视、手机的显示屏。
3、感光元件以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件，可应用在监视器与卫星成像领域中，可以应用于照相机、智能手机等。
4、制造新一代太阳能电池。石墨烯通明导电膜关于包含中远红外线在内的一切红外线的高通明性，是转换功率十分高的新一代太阳能电池最理想资料。
5、石墨烯合适制造通明触摸屏、透光板。
6、制造晶体管集成电路。石墨烯可替代硅变成下一代超高频率晶体管的基础资料，而广泛应用于高功能集成电路和新式纳米电子器件中。
7、传感器，石墨烯可以做成化学传感器，这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的，根据部分学者的研究可知，石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。 石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料，石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。
8、复合材料，基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向， 其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能， 具有广阔的应用前景。目前石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料上，而随着对石墨烯研究的深入，石墨烯增强体在块体金属基复合材料中的应用也越来越受到人们的重视。石墨烯制成的多功能聚合物复合材料、高强度多孔陶瓷材料，增强了复合材料的许多特殊性能。
