Grafena adalah salah satu bentuk karbon. Seperti intan dan grafit, bentuk-bentuk (atau 'alotrop') karbon memiliki struktur kristal yang berbeda, dan hal ini memberikan sifat-sifat yang berbeda pula. Grafena adalah bentuk dasar 2D (dua dimensi) dari sejumlah alotrop 3D, seperti grafit, arang, fullerene, dan tabung nano karbon.
Istilah graphene diciptakan sebagai kombinasi grafit dan akhiran '-ene' oleh Hanns-Peter Boehm, yang mendeskripsikan foil karbon lapis tunggal pada tahun 1962. Graphene seperti sarang lebah atau struktur 'kawat ayam', terbuat dari atom karbon dan ikatannya. Grafit adalah banyak lembaran grafena yang ditumpuk menjadi satu.
Tiga juta lembar graphene yang ditumpuk untuk membentuk grafit hanya setebal satu milimeter.
Hadiah Nobel Fisika tahun 2010 dianugerahkan kepada Sir Andre Geim dan Sir Konstantin Novoselov "untuk eksperimen terobosan mengenai bahan dua dimensi graphene".
Superkapasitor Graphene adalah salah satu aplikasi yang mungkin.
