石墨烯的製造方法有多種，主要包括以下幾種：
微機械剝離法。這種方法最初用於製備石墨烯，通過使用透明膠帶從高定向熱解石墨片上剝離出單層或數層的石墨烯。這種方法操作簡單，製作的樣本質量高，但可控性差，效率低，成本高，不適合大規模生產。
化學氣相沉積法(CVD)。CVD法是一種廣泛套用的製備石墨烯的方法，它使用甲烷等含碳化合物作為碳源，在高溫下分解，然後在基體表面生長石墨烯。這種方法可以製備出高質量、大面積的石墨烯，被認為是產業化生產石墨烯薄膜的最有希望的方法。
氧化石墨還原法。這種方法首先製備氧化石墨(GO)，然後通過還原氧化石墨烯溶液得到石墨烯。雖然這種方法成本低廉，可以製備出大量石墨烯，但製備的石墨烯可能存在一定的缺陷，因為經過強氧化劑氧化得到的氧化石墨不一定能被完全還原。
外延生長法。包括碳化矽外延生長法和金屬催化外延生長法。碳化矽外延生長法通過在高溫下加熱碳化矽單晶體來製備石墨烯，而金屬催化外延生長法則是在超高真空條件下將碳氫化合物通入具有催化活性的過渡金屬基底表面來製備石墨烯。
此外，還有熱膨脹剝離法、電弧法、電化學方法等製備石墨烯的方法。