從材料科學的層面講，石墨烯具有許多特殊而優異的性質，然后具有廣泛的應用遠景。在此試舉幾例：
    (1)石墨烯具有超高的載流子遷移率和熱導率，遷移率是傳統硅基材料的幾十乃至幾百倍。載流子遷移率關于微電子器件來說是一項極端要害的參數，若是遷移率過低，將會導致產熱嚴峻、響應頻率低下等后果。因而，由于遷移率高、導熱好，石墨烯被認為是一種理想的電子器件材料。
    (2)在航天科學領域中，石墨烯能夠被當做保護層掩蓋在一些元件的表面，用來降低因宇宙射線激起的二次電子。
    (3)石墨烯具有極好的熱穩定性和化學穩定性。石墨烯熔點高達 3652 oC，耐強酸強堿等惡劣環境，具有極好的穩定性。
    (4)石墨烯是迄今為止世界上強度最大的材料，據測算假如用石墨烯制成厚度相當于普通食品塑料包裝袋厚度的薄膜(厚度約100 納米)，它將能承受大約兩噸重物品的壓力，而不至于開裂。已經有科學家指出，擁有如此強度的材料，有可能成為未來“太空電梯”的首選材料。
    (5)帶有納米級的空洞石墨烯，能夠用于海水淡化。在生物學研究中，讓DNA長鏈一次經過石墨烯納米孔，能夠進行DNA測序。