石墨烯不仅是已知资料中最薄的一种，还十分结实坚固；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)等制备出了石墨烯。海姆和他的同事偶然中发现了一种简单易行的新途径。他们强行将石墨分离成较小的碎片，从碎片中剥离出较薄的石墨薄片，然后用一般的塑料胶带粘住薄片的两边，扯开胶带，薄片也随之一分为二。不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。
    石墨烯的制备办法石墨烯的组成办法主要有两种：机械办法和化学办法。机械办法包含微机械分离法、取向附生法和加热SiC的办法；化学办法是化学涣散法。
     微机械分离法 最一般的是微机械分离法，直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来。2004年Novoselovt等用这种办法制备出了单层石墨烯，并可以在外界环境下稳定存在。典型制备办法是用别的一种资料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行冲突，体相石墨的外表会发生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。
    但缺陷是此法是使用冲突石墨外表获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片，其尺度不易控制，无法可靠地制作长度足供使用的石墨薄片样本。 取向附生法—晶膜成长 取向附生法是使用成长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1150 ℃下渗入钌，然后冷却，冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌外表，镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质外表，终究它们可长成完好的一层石墨烯。第一层掩盖 8 0 ％后，第二层开端成长。底层的石墨烯会与钌发生激烈的交互作用，而第二层后就几乎与钌彻底分离，只剩下弱电耦合，得到的单层石墨烯薄片体现令人满意。
    但选用这种办法出产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影 响碳层的特性。别的Peter W.Sutter 等使用的基质是稀有金属钌。
    加热 SiC法 该法是经过加热单晶6H-SiC脱除Si，在单晶(0001) 面上分解出石墨烯片层。详细过程是：将经氧气或氢气刻蚀处理得到的样品在高真空下经过电子轰击加热，除掉氧化物。用俄歇电子能谱确认外表的氧化物彻底被移除后，将样品加热使之温度升高至1250~1450℃后恒温1min~20min，从而形成极薄的石墨层，经过几年的探索，Berger等人已经能可控地制备出单层或是多层石墨烯。 其厚度由加热温度决定，制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。
    一条以商品化碳化硅颗粒为原料，经过高温裂解规模制备高品质无支撑（Free standing）石墨烯资料的新途径。经过对原料碳化硅粒子、裂解温度、速率以及气氛的控制，可以完成对石墨烯结构和尺度的调控。这是一种十分新颖、对完成石墨烯的实际使用十分重要的制备办法。
    化学涣散法 化学涣散法是将氧化石墨与水以1mg/mL的 份额混合，用超声波振动至溶液清晰无颗粒状物质，加入适量肼在100℃回流24h ，发生黑色颗粒状沉积，过滤、烘干即得石墨烯。Sasha Stankovich 等使用化学涣散法制得厚度为1 nm左右的石墨烯。