全世界有关石墨烯的应用研究遍及方方面面，如逻辑与记忆电路、晶体管、电子应用的集成电路，附着于石墨烯的官能团可用于自组装简单电路以及在零栅偏压下与化学掺杂剂结合来限制泄漏电流。

石墨烯可传输97%以上的光，具有良好的导电性，电阻较低。因此，石墨烯在光电学这一领域的发展迅速，不久就会出现商业用途的光电设备，如触摸屏、液晶显示屏（LCD）和折叠式有机发光二极管（OLEDs）等。这些应用对接触电阻的控制要求更高。虽然目前铟锡氧化物（ITO）已成功广泛地应用于各领域，但石墨烯的发现使人们发现石墨烯不仅符合铟锡氧化物的特性，甚至还有超越其的潜质。石墨烯的光学吸收性可通过调整费米能级而改变，优质石墨烯则具备极高的拉伸强度和柔韧性（用于弯曲半径小于规定的5～10nm的可弯曲电子纸）。

集成电路便是成功运用石墨烯的典型实例之一。由于石墨烯的载流子迁移率高，噪声低，所以可用作场效应晶体管的通道，2008年，科学家们制造出了最小的晶体管，只有单原子厚、10原子宽，2009年又研制出N型晶体管。到2010年，美国国际商用机器公司在碳化硅上制备出外延生长的石墨烯，并可用于大规模生产集成电路。2011年，美国国际商用机器公司制造出了首个石墨烯集成电路，这种宽带射频混频器即使在127℃的高温下也能正常运作。此后在2013年，8-晶体管1.28GHz的环振电路得以问世。(www.daowen.com)

石墨烯还可用于制造触摸屏和逻辑晶体管等电子设备。然而，由于石墨烯具有高迁移率，其带隙迁移率此消彼长的问题也需引起注意。

由于石墨烯对垂直的外部电场的反应较为明显，石墨烯纳米带应用于场效应（FET）晶体管的研究还在继续。自2005年起，与此相关的专利大量涌现。基础的场效应晶体管的出现是在2004年，之后通过对石墨烯层进行可逆化学改性，对其进行了诸多改善。