ورقه‌های گرافن خالص با وجود ویژگی‌های عالی که دارد، کاربرد بسیار محدودی از آن‌ها دیده می‌شود؛ بنابراین جذابیت نانوکامپوزیت‌های گرافنی برای محققان بسیار افزایش می‌یابد. گرافن و نانوکامپوزیت‌های پایه گرافنی عامل دار شده با فلز، اکسیدهای فلزی، کالکوژن‌ها، کوانتوم دات و … خواص شیمیایی، نوری، الکترونی و مکانیکی منحصر به فرد دارد که می‌توانند بنیان و اساسی برای گسترش محدوده از مواد نانوساختار باشند. در دهه گذشته پیشرفت روبه رو رشدی در کاربردهای مختلف مانند ذخیره انرژی، محیط زیست، حسگرهای زیست پزشکی/ شیمیایی، دارورسانی و مهندسی بافت داشته‌است در این کامپوزیت‌ها وجود گرافن سبب می‌گردد که رسانایی و استحکام مواد توده ای (سه بعدی) افزایش یابد. به علاوه در این کامپوزیت‌ها میتوان از گرافنی استفاده نمود که با روش‌های ارزان تری تولید شده‌است از جمله کاربرد ها میتوان به بهبود رسانایی الکتریکی،افزایش مدول الاستیک و استحکام کششی، پایداری حرارتی و هدایت حرارتی بالا و کاهش نفوذپذیری،صنایع خودروسازی، هوافضا، کاربردهای الکترونیک و مدیریت انرژی،صنایع بسته‌بندی مواد غذایی، لوازم پزشکی و الکترونیک،ذخیره‌سازی انرژی، پلیمرهای رسانای الکتریسیته،پوشش‌های آنتی استاتیک و حفاظ‌های الکترومغناطیسی،ساخت نمایشگرهای ویدیویی، صفحات لمسی و اخیراً گرافن و نانوکامپوزیت‌های آن به صورت گسترده در پزشکی برای تحویل دارو/ ژن، درمان سرطان، مهندسی بافت و زیست حسگرها بکار گرفته می‌شوند.