隨著批量化出產以及大標準等難題的逐步打破，石墨烯的產業化運用步伐正在加速，基于已有的研討效果，最早結束商業化運用的領域或許會是移動設備、航空航天、新動力電池領域。
1.基礎研討:
      石墨烯對物理學根底研討有著特別意義，它使得一些此前只能在理論上進行證明的量子效應可以通過實驗經行驗證。在二維的石墨烯中，電子的質量似乎是不存在的，這種性質使石墨烯成為了一種稀有的可用于研討相對論量子力學的凝聚態物質--由于無質量的粒子必須以光速運動，然后必須用相對論量子力學來描繪，這為理論物理學家們提供了一個嶄新的研討方向:一些原本需要在巨型粒子加速器中進行的實驗，可以在小型實驗室內用石墨烯進行。
      零能隙的半導體首要是單層石墨烯，這種電子結構會嚴峻影響到氣體分子在其表面上的作用。單層石墨烯較體相石墨表面反響活性增強的功能是由石墨烯的氫化反響和氧化反響結果顯示出來的，闡明石墨烯的電子結構可以調變其表面的活性。別的，石墨烯的電子結構可以通過氣體分子吸附的誘導而產生相應的改變，其不但對載流子的濃度進行改動，一起可以摻雜不同的石墨烯。
2.傳感器:
      石墨烯可以做成化學傳感器，這個進程首要是通過石墨烯的表面吸附性能來結束的，根據部分學者的研討可知，石墨烯化學探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。 石墨烯一起的二維結構使它對周圍的環境十分敏感。 石墨烯是電化學生物傳感器的理想材料，石墨烯制成的傳感器在醫學上檢測多巴胺、葡萄糖等具有出色的靈敏性。
3.晶體管:
      石墨烯可以用來制造晶體管，由于石墨烯結構的高度穩定性，這種晶體管在靠近單個原子的規范上依然能穩定地作業。相比之下，現在以硅為材料的晶體管在10納米左右的規范上就會失掉穩定性;石墨烯中電子對外場的反響速度超快這一特征，又使得由它制成的晶體管可以抵達極高的作業頻率。如IBM公司在2010年2月就已宣布將石墨烯晶體管的作業頻率進步到了100GHz，逾越相等規范的硅晶體管。
4.柔性顯示屏:
      消費電子展上可曲折屏幕備受矚目，成為未來移動設備顯示屏的發展趨勢。柔性顯示未來商場廣大，作為根底材料的石墨烯遠景也被看好。韓國研討人員初度制造出了由多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。韓國三星公司和成均館大學的研討人員在一個63厘米寬的柔性透明玻璃纖維聚酯板上，制造出了一塊電視機巨細的純石墨烯。他們表明，這是迄今為止"塊頭"最大的石墨烯塊。隨后，他們用該石墨烯塊制造出了一塊柔性接觸屏。研討人員表明，理論上來講，人們可以卷起智能手機，然后像鉛筆相同將其別在耳后。
5.新動力電池:
      新動力電池也是石墨烯最早商用的一大重要領域。美國麻省理工學院已成功研發出表面附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板，可極大降低制造透明可變形太陽能電池的本錢，這種電池有或許在夜視鏡、相機等小型數碼設備中運用。別的，石墨烯超級電池的成功研發，也處理了新動力汽車電池的容量不足以及充電時間長的問題，極大加速了新動力電池產業的發展。這一系列的研討效果為石墨烯在新動力電池行業的運用鋪就了路程。
6.海水淡化:
      石墨烯過濾器比其他海水淡化技術要運用的多。水環境中的氧化石墨烯薄膜與水密切接觸后，可形成約0.9納米寬的通道，小于這一標準的離子或分子可以快速通過。通過機械手段進一步緊縮石墨烯薄膜中的毛細通道標準，控制孔徑巨細，高效過濾海水中的鹽份。
7.儲氫材料:
      石墨烯具有質量輕、高化學穩定性和高比表面積等長處，使之成為儲氫材料的最佳候選者。
8.航空航天:
      由于高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領域的運用優勢也是極為出色的。2014年，美國NASA開發出運用于航天領域的石墨烯傳感器，就能很好的對地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結構性缺陷等進行檢測。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在運用上也將發揮更重要的作用。
9.感光元件:
      以石墨烯作為感光元件質料的新型感光元件，可望透過特別結構，讓感光才能比現有CMOS或CCD進步上千倍，并且損耗的動力也需本來10%。可應用在監視器與衛星成像領域中，能夠應用于照相機、智能手機等。

10.復合資料:

      基于石墨烯的復合資料是石墨烯應用范疇中的重要研討方向，其在能量儲存、液晶器件、電子器件、生物資料、傳感資料和催化劑載體等范疇展現出了優良功能，具有寬廣的應用遠景。目前石墨烯復合資料的研討首要會集在石墨烯聚合物復合資料和石墨烯基無機納米復合資料上，而隨著對石墨烯研討的深化，石墨烯增強體在塊體金屬基復合資料中的應用也越來越受到人們的重視。 石墨烯制成的多功能聚合物復合資料、高強度多孔陶瓷資料，增強了復合資料的許多特別功能。
11.生物:
       石墨烯被用來加快人類骨髓間充質干細胞的成骨分解 ，一起也被用來制作碳化硅上外延石墨烯的生物傳感器。一起石墨烯能夠作為一個神經接口電極，而不會改動或破壞功能，如信號強度或疤痕安排的形成。由于具有柔韌性、生物相容性和導電性等特性，石墨烯電極在體內比鎢或硅電極安穩得多。 石墨烯氧化物對于按捺大腸桿菌的生長非常有用，而且不會傷害到人體細胞。