石墨烯新材料具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。
石墨烯在复合材料等领域的应用已日益成熟，市场增长快速，如手机触摸屏、锂离子电池、超级电容器以及增强塑料、防腐涂料、石墨烯温控材料等复合材料领域，随着石墨烯产业化方向的逐渐清晰，目前，全球已有80多个国家投入石墨烯的研发、生产。美国、欧盟、日本、韩国等相继发布或资助了一系列相关研究计划和项目。特别是欧盟制定了石墨烯旗舰计划，计划投入10亿欧元。不仅如此，IBM、英特尔、陶氏化学、三星等国际知名跨国企业纷纷将石墨烯及其应用技术作为长期战略发展方向，而且还涌现出了大批专门从事石墨烯研发、生产和应用的机构和企业。
随着“工业4.0”提升为国家战略，石墨烯量产将加快石墨烯在智能终端、新能源汽车、复合材料加工、智能穿戴、洁净能源、航天军工、智能家居等领域的应用。随着石墨烯制备技术进一步推动规模化应用，2025年全球石墨烯规模有望达到21.03亿美元。
石墨烯产业的市场潜力和发展空间可谓超乎想象，欧盟、中国、美国、英国、韩国等纷纷将这一具有革命性意义的新材料研究提升到了战略高度，并投入巨资加快石墨烯的技术研发和产业化发展。目前，石墨烯已广泛应用于基础研究、传感器、晶体管、柔性显示屏、新能源电池、海水淡化、储氢材料、航空航天、感光元件、复合材料、生物等诸多领域。
石墨烯在复合材料等领域的应用已日益成熟，市场增长快速，如手机触摸屏、锂离子电池、超级电容器以及增强塑料、防腐涂料、石墨烯温控材料等复合材料领域;石墨烯属于非标产品，瞄准高端应用市场，需要满足下游客户定制化需求。
中国石墨烯产业联盟预计，到2020年，石墨烯产业化规模将取得突破，全球石墨烯材料市场达1000亿元，分布在新能源、电子信息、复合材料、节能环保、热管理、生物医药等各领域。未来10年内，石墨烯主要作为改性材料来提高传统材料与功能器件的性能，主要应用领域包括动力电池/超级电容、防腐涂料、改性化纤、改性橡塑材料和导热散热材料等，其价值在于支撑传统产业升级换代。
未来10-20年，石墨烯将在柔性电子产业领域将发挥关键作用，在柔性显示、柔性传感、可穿戴设备等领域催生变革性技术和新兴产业，预计到2030年，石墨烯相关材料和技术将可以直接转换成为消费品，走到消费者身边。未来20年之后，石墨烯作为下一代高频晶体管核心材料的技术将走向成熟，由此在电子信息技术领域引发颠覆性技术革命。