由於石墨烯特立獨行的二維結構，讓它成為了壹種價值巨大的材料。首先是它超乎想象的輕，卻異常堅固，它的強度是鋼的300倍，卻具有很好的柔韌性。並且石墨烯還是壹種幾近完美的導熱材料，導熱系數高達3000-5000 W/m·K，這數值幾乎能夠秒殺幾乎所有金屬的導熱性了。另外由於石墨烯特殊的結構，擁有非常高的電子遷移率，也就是電子在石墨烯上就像進入無人之境壹樣可自由遷移。
說起石墨烯，幾乎是眾所周知的，其優異的電學性能和機械性能被譽為世界最強晶體之壹，它在電子芯片、光學儀器、生物醫療、電磁學和傳感器等領域裏有著廣泛性的應用。可以說，不管是在軍用還是民用上未來會是壹種普遍運用的新型材料，其前景廣闊。
眾所周知，傳統芯片是由矽基材料制成的，而中科院以石墨烯這種新型材料制成了碳基芯片，那麽這兩種芯片材料不同，性能也就不同。石墨烯芯片處理電信號的能力要強於傳統矽基芯片，此外，它的穩定性也得到了很大的提升。
在發現石墨烯以前，大多數物理學家認為，熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以，它的發現立即震撼了凝聚體物理學學術界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩定存在，但是單層石墨烯能夠在實驗中被制備出來。這個挑戰物理學的發現到了產業化過程時，異常地艱難，目前石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法，薄膜生產方法為化學氣相沈積法（CVD），但大部分停留在實驗室制備階段，很難大批量量產。
其次，從表面化學的角度看，石墨烯存在許多潛在的應用價值，然而由於缺乏適用於傳統化學方法的樣品，化學領域的研發、應用還存在許多困難，短期內恐怕難有重大突破。目前，我國在工商部門註冊、營業範圍包括石墨烯相關業務的企業已達到1.68萬家。全國已成立石墨烯產業園29個，石墨烯研究院54家，石墨烯產業創新中心8個，石墨烯聯盟12個。
從石墨烯領域發表的論文數量來看，2011年起，我國就在全球領先，目前占比超過全球的三分之壹。石墨烯領域專利申請數量在我國也是最多的，約占全球七成。
從總體上看，石墨烯的許多相關產品目前尚處在研發和概念機階段，離大規模制造和商業化還有較大距離。