Grafen karbonun formlarından biridir. Elmas ve grafit gibi, karbonun formları (veya 'allotropları') farklı kristal yapılara sahiptir ve bu onlara farklı özellikler kazandırır. Grafen, grafit, odun kömürü, fulleren ve karbon nanotüpler gibi bir dizi 3D allotropun temel 2D (iki boyutlu) formudur.
Grafen terimi, 1962 yılında tek katmanlı karbon folyoları tanımlayan Hanns-Peter Boehm tarafından grafit ve '-ene' son ekinin bir kombinasyonu olarak ortaya atılmıştır. Grafen, karbon atomlarından ve bunların bağlarından oluşan bir bal peteği ya da 'tavuk teli' yapısına benzer. Grafit, birçok grafen tabakasının bir araya gelmesiyle oluşur.
Grafit oluşturmak üzere istiflenen üç milyon grafen tabakası yalnızca bir milimetre kalınlığında olacaktır.
Nobel Fizik Ödülü 2010 yılında "iki boyutlu malzeme grafen ile ilgili çığır açan deneyleri nedeniyle" Sir Andre Geim ve Sir Konstantin Novoselov'a verildi.
Grafen süperkapasitörler olası uygulamalar arasındadır.
