石墨烯特殊的平面二維結構，有利于電子的傳輸，因而有多方面的應用。
1、作導電添加劑，可進一步降低電池的內阻，提高電池倍率性能和循環壽命;
2、作導熱材料，對熱導纖維和導熱塑料等進行改性，可提升材料的散熱能力;
3、作新型導電油墨和塑料主填充料，可調節導電油墨的電阻率和附著性能;
4、作防腐漆膜骨架，可提高膜的抗腐蝕效能。
5、另外，石墨烯優異的抗靜電、防輻射功能和溶脹性、吸濕性、抗菌性等其他方面特性，使之可以為生物醫用紡織材料、抗菌醫用材料、柔性傳感器等提供新材料。
　　目前來看，中國在復合材料、鋰電池、超級電容等方面的石墨烯應用已開始起步，而在柔性顯示、傳感器、超級電容器、散熱材料、半導體器件及生物醫藥等領域的應用還處在探索階段。
　　近兩年來，國內一些科研機構在石墨烯材料的應用上取得了一些突破。

石墨烯在LED照明方面改善散熱的應用：
臺“工研院”材化所表示，島內很多單位都已經分離出石墨烯，材化所正利用石墨烯研發各種復合材料，創造更多應用。
　 “工研院”材料與化工研究所組長林澤勝表示，2004年科學家才從石墨中分離出單層，只有一個原子厚度的石墨烯。碳原子在自然界中以石墨和鉆石居多，但石墨是多層，分離出單層的石墨烯非常不容易。
　　研究結果顯示，石墨烯的特性與石墨大不同，由于電子在單層的石墨烯上沒有干擾，所以流動速度超快，因此它具有非常好的導電、導熱、散熱、強度特性，未來取代現有電子材料的可行性非常大，也促成國際電子和晶片大廠等努力研究中。
　　林澤勝舉例，研究單位正在研發石墨烯取代IC產業用的硅晶圓；也可用在觸控面板的透明導電膜，也可協助克服未來照明的明日之星─發光二極體(LED)照明散熱，廠商可以生產更大瓦數的LED照明設備。
　　他強調，島內很多單位都在研究石墨烯的用途，材化所的實驗室已可以分離出石墨烯，目前正設法和其他高分子材料、塑膠、橡膠等材質結合，創造出新的應用材料。
　　瑞典皇家科學院贊揚石墨烯是“完美的原子晶格”，因為這種材料在電腦、家用裝置和運輸方面都有很大發展潛力。這兩位科學家的突破，導致石墨烯的發現，這種形式的碳獲推崇為下個世代的超級材料。
　　石墨烯的厚度只有一個原子，是世界最薄卻也是最堅強的奈米材料，幾乎透明，而且能夠導電和傳熱。因此，石墨烯被看好可能取代硅半導體的材料。