低電阻
常溫單層石墨烯分子的電子遷移率達15,000cm^2/V‧s，更勝於現在半導體基材-矽的電子遷移率1,400cm^2/V‧s，在一般室溫下石墨烯電阻為10^-6 Ω·cm ，更是勝過銅與銀，為目前所有已知材料中最低的。石墨烯極其穩定的晶格結構， 使其擁有超高的導電效率，當石墨烯中的電子在軌道中移動時，並不會因晶格缺陷而造成散射。 在常溫之下，原子間的作用力十分強，石墨烯中電子所受到的干擾也是微乎其微。在未來若要發展出更薄、導電效率更好的新一代電子零組件或晶片，更是指日可待。
楊氏係數高
石墨烯是目前為止強度最大的材料，石墨烯中碳碳鍵(Carbon-carbon bond)長僅約為1.42Å，當施加外力在石墨烯上，碳原子面會藉由彎曲變形來適應外力，達到碳原子不需要重新排列，保持了結構上的穩定。這種穩定的晶格結構，比鑽石還要硬，強度為鋼鐵的100倍以上，又具有優秀的延展性。
熱傳導高
石墨烯有著極高的熱傳導效率。在拉曼光譜結果指出，在相對低的雷射光能量下，石墨烯G峰的紅移與樣品的溫度呈線性關係，在室溫下得到的熱傳導率範圍為4.84×10^3至5.30×10^3W/m･K。這更優異的熱傳導性能的材料，將可應用於電子產品開發上，更能發揮絕佳的散熱效果。
光學性能好
石墨烯的光學性能非常好，如果以單層的石墨烯來看的話，非常的薄且透光性極高，透光率高達97.7% (πα = 2.3%)。利用石墨烯的高透光率讓光線通過而產生的折射和干涉，利用光學顯微鏡分析不同的對比度，就可以觀察出石墨烯的層數。