首先采用微機械剝離法制備石墨烯。微機械剝離法是用透明膠帶將高度取向的熱解石墨片壓到其他表面上進行多次剝離，最終得到單層或數層石墨烯。2004年，Geim、Novoselov等人用這種方法在國際上首次獲得單層石墨烯，證明了二維晶體結構在室溫下也可以存在。
2、外延生長法:
外延生長方法包括碳化矽外延生長法和金屬催化外延生長法。碳化矽外延生長法是指在高溫下加熱SiC單晶，使SiC表面的Si原子蒸發並與表面分離，剩余的C原子通過自組裝重構，從而得到基於SiC襯底的石墨烯。
3、化學氣相沈積CVD法:
CVD法被認為是最有希望制備高質量大面積石墨烯的方法，是最有潛力工業化生產石墨烯薄膜的方法。化學氣相沈積CVD法的具體過程是:將甲烷、乙醇等碳氫化合物通入高溫加熱的金屬基底Cu、Ni表面，反應持續壹定時間後冷卻。在冷卻過程中，襯底表面會形成數層或單層石墨烯，這包括碳原子在襯底上的溶解和擴散生長。這種方法類似於金屬催化外延生長法，其優點是可以在較低的溫度下進行，從而降低了制備過程中的能耗，而且石墨烯和襯底很容易通過金屬的化學腐蝕分離，有利於石墨烯的後續加工。
4、氧化石墨還原法:
氧化石墨還原法也被認為是目前制備石墨烯的最佳方法之壹。該方法操作簡單，制備成本低，可以大規模制備石墨烯，成為制備石墨烯的有效途徑。此外，該方法還有另壹個優點，即可以制備功能化的石墨烯-氧化石墨烯，具有廣闊的應用前景。