La principale différence entre le graphène et la fibre de carbone est que le graphène a une épaisseur d'une seule couche d'atome de carbone, tandis que la fibre de carbone a une épaisseur à l'échelle micrométrique.
Le graphène et la fibre de carbone sont des substances contenant du carbone. Le graphène ne contient que des atomes de carbone, tandis que la fibre de carbone contient principalement du carbone ainsi que d'autres éléments tels que l'oxygène et l'azote. Une autre différence importante entre le graphène et la fibre de carbone réside dans la façon dont les feuilles de carbone s'imbriquent dans ces substances. Cependant, les deux types contiennent du carbone disposé dans le même motif hexagonal régulier.