Hovedforskjellen mellom grafen og karbonfiber er at grafen har en tykkelse på ett enkelt karbonatomlag, mens karbonfiber har en tykkelse på mikrometer.
Både grafen og karbonfiber er karbonholdige stoffer. Grafen inneholder bare karbonatomer mens karbonfiber hovedsakelig inneholder karbon sammen med noen andre elementer som oksygen og nitrogen. En annen viktig forskjell mellom grafen og karbonfiber er i måten karbonarkene griper sammen i disse stoffene. Imidlertid inneholder begge typer karbon arrangert i samme vanlige sekskantede mønster.
