La diferencia clave entre el grafeno y la fibra de carbono es que el grafeno tiene un grosor de capa de un solo átomo de carbono, mientras que la fibra de carbono tiene un grosor de escala micrométrica.
Tanto el grafeno como la fibra de carbono son sustancias que contienen carbono. El grafeno contiene solo átomos de carbono, mientras que la fibra de carbono contiene principalmente carbono junto con algunos otros elementos como oxígeno y nitrógeno. Otra diferencia importante entre el grafeno y la fibra de carbono es la forma en que las láminas de carbono se entrelazan en estas sustancias. Sin embargo, ambos tipos contienen carbono dispuesto en el mismo patrón hexagonal regular.