石墨烯的断裂强度高出钢材百倍，同时拉伸幅度能达到自身原有尺寸的20%，在物理特性上几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。正因有自身的众多优异特性，石墨烯的应用前景被普遍看好。
目前最被看好的应用是替代硅成为制造超微型晶体管的原材料，用来生产未来超级计算机。在石墨烯的加持下，计算机运行速度将会有质的提升。而在当前移动智能设备占据主流市场的时候，石墨烯的另一大用途也被挖掘出来--超级电容电池。
在当前移动智能设备占据主流应用市场的时候，电池续航能力成为被厂商、市场、用户所共同关注的问题。苹果手表长达18个小时的续航能力一直被大家所调侃，如果使用的是石墨烯材质的电池，或许摇身一变成为备受追捧的单品爆款。
石墨烯在物理与化学特性上的优异表现让众多厂商看到了提升产品性能的曙光。一句话总结就是石墨烯是目前强度最高、韧性最好、重量最轻、透光最高、导电最佳的一种新型碳材料，具有优异力学、热学和电学性能。
透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。在航空领域应用也可实现结构减重，加速航空结构和功能材料的升级换代。英国曼彻斯特大学的两位物理学家最先分离出单独存在的石墨烯，对于石墨烯有着较为超前的研究。
华为也与曼彻斯特大学在合作开展石墨烯应用拓展上也有着密切联系。以华为目前在英国的影响力，未来双方将在石墨烯领域展开进一步的拓展合作。
石墨烯可以广泛应用于锂离子电池、太阳能电池、薄膜晶体管、传感器、半导体器件、复合材料、透明显示触摸屏、透明电极等领域。在微电子领域，特别是芯片开发领域，相对于通过投入巨资进行长时间的微架构调节来提高芯片性能，通过提升主频来增强性能显然更加简单直接，更适合商业推广。
一般来说，以硅基材料制造的超大规模集成电路主频越高，热量会随之提高，漏电率也会提高，发生运算错误的几率增大，并最终达到极限负载。目前硅基芯片最高频率记录是在液氮环境下实现8.4GHZ左右。
大家日常使用的桌面级芯片的主频也基本在4GHZ以内，笔记本电脑芯片在受到阉割的基础上同时为了控制CPU功耗延长续航能力和降低散热负担，主频普遍控制在3GHZ以内。但如果使用的是石墨烯材料，那么结果就大不相同了。
相对于当前的硅基材料，石墨烯在室温下拥有高出10倍的高载流子迁移率，同时具有上佳的导热性能，芯片主频理论上可达到300GHZ，并且有更低功耗。而在几年前，IBM实验室的石墨烯场效应晶体管主频已经来到了155GHZ。
代替硅基材料上位的石墨烯在前端设计水平相当的情况下，芯片性能保守估计性能会有几十倍的提升，随着技术发展，以及对石墨烯使用特性的熟练掌握，有希望进一步挖掘使用潜力，性能在提升的同时，功耗和漏电率会有进一步的降低。