石墨烯是由碳原子以蜂窝状结构连接起来的二维片状材料，具有优异的力学、电学、热学等性能，但石墨烯不能熔融，其内部的大π键促使其发生聚集， 因此难以形成均一的分散液。由鳞片石墨通过氧化插层可以得到石墨烯的衍生物——氧化石墨烯，其在极性溶剂中具有良好的分散性，且易还原为石墨烯，可实现液晶湿法纺丝制备连续的石墨烯纤维。此外，以氧化石墨烯液晶为基础，采用电泳自组装的方法或者利用不良溶剂沉淀、离子交联、聚电解质排斥等原理进行湿法纺丝也可得到石墨烯纤维。多壁碳纳米管经剥离可制得石墨烯纳米带，在溶剂挥发过程中，石墨烯纳米带自发组装形成厘米级的纤维，经后续处理后获得性能优越的石墨烯纤维。

石墨烯纤维具有良好的机械性能、电学性能和导热性能，可用于导电织物和散热、储能等领域。将其他物质引入石墨烯纤维中还可以得到特定功能的石墨烯复合纤维，例如加入银纳米线得到高导电的石墨烯复合纤维。石墨烯纤维良好的柔韧性使其在柔性器件（如柔性超级电容器）领域得到应用。