为了大规模生产石墨烯并将其投入广泛使用，科学家们又尝试了弧放电法[瘳采尔等（Choucair et al.），2009；李等（Lee et al.），2010；王等（Wang et al.），2010]。这一方法的优点独特，不需要使用任何金属催化剂，整个过程容易且省时，而且能够生成数以克计的高质量单层、双层和多层石墨烯，以及几百纳米至几微米大小的石墨烯。弧放电法为自上而下方式，利用石墨合成石墨烯。通过弧放电法合成单层碳纳米管（SWCNT）还能生成碳点或石墨烯点。

弧放电装置由电弧炉组成，电弧炉上带有纯石墨杆阴阳极并且通直流电（100～150A）。石墨杆的距离拉近就会放电，形成等离子体，生成炭灰，最后沉积在室壁上的炭灰就是石墨烯。此方法可通过在氢气（H₂）和乙硼烷（B₂H₆）混合物中进行放电合成掺硼的石墨烯[苏布拉马尼亚姆等（Subrahmanyam et al.），2009]，以及在氦气（He）和氨气（NH₃）混合物中进行放电合成含氮石墨烯[李等（Li et al.），2010]。此外，此方法在氢气中还能合成纯石墨烯，在空气中也可合成石墨烯[王等（Wang et al.），2010]。吴等（Wu et al.）研发出的弧放电法使用含二氧化碳的缓冲气体可合成少层石墨烯。(www.daowen.com)

弧放电法所面临的挑战：此方法生成的石墨烯量少，而且含碳杂质。