石墨烯作为一种“学霸型”纳米新材料各项性能突出，应用领域广泛，目前主要被应用在能源、复合材料以及过滤净化等领域。而由于石墨烯研发成本高、尚未完全实现产业化，因此市场应用未得到全面推广，未来随着技术和商用的成熟，石墨烯有望在越来越多领域得到应用。例如以下的十个商用领域发展上应用。
一、电子元器件
石墨烯基材料显示了在高效能源储存设备中的优势。研究人员报道了石墨烯基材料的特殊电学性能，将可能用于生产更好的储能设备。这种发展方向符合卢森堡大学物理学家三年前对于特殊复合材料不同寻常特征的理论预测。这些计算结果现在已经被法国波尔多的“保罗·帕斯卡研究中心”所证实，被命名为高k材料，可用来生产更高效的储能设备——使得电子产品更小、更快和更高效。早期的计算结果是比较令人失望的——不同于聚合物和碳纳米管和复合材料，特定聚合物和片状石墨烯制成的复合材料并不能像预期的一样可以增加材料的导电率。这些坏消息影响了石墨烯在导电复合材料的发展前景。
二、电池
新能源电池是石墨烯初次商用的重要领域。早前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板，可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池可在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。石墨烯超级电池的成功研发，解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。
此外，有研究人员证实，其制备了一种由石墨烯和硅制成的锂离子电池，该电池一次充电可使用一周，仅15分钟即可完成充电。华为也曾发布了其对基于石墨烯的锂离子电池的研究，该电池具有更高的耐热性，且寿命是传统锂离子电池的两倍。
三、复合材料
通过在材料表面添加一些石墨烯，并加以其他工艺辅助，可以改善聚合物体系的性能和功能。少量添加石墨烯可以使环氧树脂的刚度和强度提高一倍，并且碳纤维增强体系的压缩性能显著提高，这有望为航空航天、高性能汽车、风能和体育应用提供性能更强的新一代聚合物和复合材料。
有研究人员将碳纳米管石墨烯添加到环氧树脂复合物中，并涂覆于直升机旋翼桨叶的前缘，其在一定条件下可融化1厘米（0.4英寸）厚的冰层。
国际车轮生产商Vittoria销售由石墨烯增强的复合材料制成的自行车车轮，石墨烯可为车轮提供了诸如散热（降低15-30°C）、增加横向刚度（超过50％）等优势。Applied Graphene Materials公司宣布已提供石墨烯材料，用于生产英国Century Composites制造的钓鱼竿。HEAD公司也推出了用于女士的石墨烯增强型滑雪板，名为Joy，意在轻巧耐用。
四、传感器
石墨烯因其独特的特性（包括大的体积比，独特的光学特性，优良的电学特性），在传感器应用中得到了非常大的开发。例如，它已应用于葡萄糖、胆固醇、血红蛋白和癌细胞的诊断。同时，它也可以用作pH传感器来检测污染物。由于基于石墨烯的压力传感器占地面积小、重量轻，因此它对航空业也特别有吸引力。
石墨烯在空气或生物流体中不会氧化，通过将生物捕获分子和阻挡层应用于石墨烯，然后控制石墨烯与生物测试样品的液体之间的电压差，可以将石墨烯电路配置为场效应生物传感器。在各种类型的石墨烯传感器类型，生物传感器是首种可出售的传感器。
五、医疗
在医疗领域，石墨烯有望作为药物输送平台来治疗癌症，也有可能在组织工程中作为增强剂使用。但是这些都不太可能在近期进入市场，加快其商用推广已成为热点话题。
组织工程：石墨烯在组织工程中用作增强剂，可以改善可生物降解的聚合物纳米复合材料在工程骨组织应用中的机械性能。
生物成像：功能化且分散于表面活性剂的石墨烯溶液已被设计为血池MRI造影剂。此外，掺入石墨烯纳米粒子的碘和锰已成为多模式MRI计算机断层扫描（CT）造影剂。
药物输送：莫纳什大学（Monash University）的研究人员发现，石墨烯可有效吸附癌细胞，从而能够设计用于癌症治疗的药物递送剂。
六、3D打印
石墨烯三维实验室公司发起私募融资，石墨烯三维实验室公司宣布启动一个非代理私人配售，340万单位总价格85万加元(约61.9万美元)。每单位包含一个共同分享和一个不可转让股票购买认股权证。公司表示，所得的资金将主要用于扩大其业务和一般营运资金用途。
七、涂鸦
氧化石墨烯用作涂料的添加剂，可以用于从玻璃到金属的各种表面。通过简单的化学修饰，所得涂层在化学和热稳定性方面表现得像石墨，但在机械方面它们又变得非常坚固，几乎与石墨烯一样坚韧。
蒸汽冷凝器上的石墨烯涂层使冷凝效率提高了三倍，整个工厂的效率提高了2-3％。
石墨烯涂层可能会被引入新一代防水设备，使得防水设备的底盘不需要再被密封。
使用石墨烯作为导电添加剂后，可以规避因为导电剂带来的底漆颜色变深的问题，对于汽车静电喷涂的改进十分有利。数据显示，加入2%到4%的石墨烯后，底漆涂层值为40-50，完全可以满足汽车对静电喷涂的色度要求。
八、导电印刷和包装
石墨烯基油墨可提供高导电性、柔韧性、高速印刷和低温固化，这意味着可以对印刷品进行摩擦、弯曲、折皱而不会造成损坏，并且可以稳定地抵抗温度、湿度和腐蚀，这为诸如医疗设备、能量存储设备、高分辨率显示器以及电化学和生化传感器之类的特殊应用打开了印刷电子产品的大门。
包装公司MWV与Vorbeck Materials合作，为需要嵌入式安全系统的产品创建了基于石墨烯的包装，其传感器可以检测出产品何时被移动，何时被取出等。
九、显示
新型透明石墨烯电极提高OLED显示器的透明度和质量。韩国EYRI的研究员(电子和通讯研究所)为OLED面板开发了一款透明的石墨烯基电极。研究人员声称，相比目前的银基电极，这些新的电极提高了OLED40-60%的透明度和“画面质量”。研究人员解释说,目前的金属(大部分为银)基电极具有一个显示角度极限，因为他们的内部光反射，并且外部光线反射影响了画面质量。石墨烯电极为透明的并且可以减少这种反射的40-60%。
十、超级电容器
莱斯大学创建柔性、高效的固态微超级电容。莱斯大学的研究人员将其前期发明的激光烧结石墨烯(LIG)用于柔性固态微电容，领先于能量存储和释放的其他竞争对手。据报道，这种激光烧结石墨烯固态微电容可以充电50次，充电速度快于电池，放电较传统电容慢，并可以和商用的超级电容在充电和放电两个方便不相上下。这种设备通过运用商用激光，室温条件下，在塑料薄片上烧结电极图样，解决复杂制造工艺条件对于这个推广微电容存在的制造瓶颈。
另外，瞄准石墨烯材料的特性，未来在智能手机散热膜、锂电池、半导体等应用的庞大商机，三星、乐金、Google、IBM、华为等国际科技大厂，早都砸下重金投入石墨烯技术研发;同时也在产品线内大量应用石墨烯散热膜，将之安装在手机内部的电路板，帮助处理器散热，导热到外面的机壳。
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