石墨烯特殊的平面二维结构，有利于电子的传输，因而有多方面的应用。
1、作导电添加剂，可进一步降低电池的内阻，提高电池倍率性能和循环寿命;
2、作导热材料，对热导纤维和导热塑料等进行改性，可提升材料的散热能力;
3、作新型导电油墨和塑料主填充料，可调节导电油墨的电阻率和附着性能;
4、作防腐漆膜骨架，可提高膜的抗腐蚀效能。
5、另外，石墨烯优异的抗静电、防辐射功能和溶胀性、吸湿性、抗菌性等其他方面特性，使之可以为生物医用纺织材料、抗菌医用材料、柔性传感器等提供新材料。
　　目前来看，中国在复合材料、锂电池、超级电容等方面的石墨烯应用已开始起步，而在柔性显示、传感器、超级电容器、散热材料、半导体器件及生物医药等领域的应用还处在探索阶段。
　　近两年来，国内一些科研机构在石墨烯材料的应用上取得了一些突破。

石墨烯在LED照明方面改善散热的应用：
台“工研院”材化所表示，岛内很多单位都已经分离出石墨烯，材化所正利用石墨烯研发各种复合材料，创造更多应用。
　 “工研院”材料与化工研究所组长林泽胜表示，2004年科学家才从石墨中分离出单层，只有一个原子厚度的石墨烯。碳原子在自然界中以石墨和钻石居多，但石墨是多层，分离出单层的石墨烯非常不容易。
　　研究结果显示，石墨烯的特性与石墨大不同，由于电子在单层的石墨烯上没有干扰，所以流动速度超快，因此它具有非常好的导电、导热、散热、强度特性，未来取代现有电子材料的可行性非常大，也促成国际电子和晶片大厂等努力研究中。
　　林泽胜举例，研究单位正在研发石墨烯取代IC产业用的硅晶圆；也可用在触控面板的透明导电膜，也可协助克服未来照明的明日之星─发光二极体(LED)照明散热，厂商可以生产更大瓦数的LED照明设备。
　　他强调，岛内很多单位都在研究石墨烯的用途，材化所的实验室已可以分离出石墨烯，目前正设法和其他高分子材料、塑胶、橡胶等材质结合，创造出新的应用材料。
　　瑞典皇家科学院赞扬石墨烯是“完美的原子晶格”，因为这种材料在电脑、家用装置和运输方面都有很大发展潜力。这两位科学家的突破，导致石墨烯的发现，这种形式的碳获推崇为下个世代的超级材料。
　　石墨烯的厚度只有一个原子，是世界最薄却也是最坚强的奈米材料，几乎透明，而且能够导电和传热。因此，石墨烯被看好可能取代硅半导体的材料。