正式名称为或被称为石墨酸，是一种由物质量之比不定的碳、氢、氧元素构成的化合物。通过用强氧化剂来处理石墨来制备。所得到的的产物中，氧化程度最高的产物是一种碳、氧数量之比介于2.1到2.9之间黄色固体，并仍然保留石墨的层状结构，但结构变得更复杂。氧化石墨最早是由牛津大学的化学家本杰明·C·布罗迪在1859年用氯酸钾和硝酸混合溶液处理石墨的方法制得。

近来氧化石墨被聚焦了太多的注意力，科学家试图以氧化石墨为原料来大规模工业化生产石墨烯。虽然众所周知，石墨烯具有很好的电学性质，但氧化石墨本身却是绝缘体（或是半导体）。由于氧化石墨中存在大量亲水基团（如羧基与羟基），氧化石墨很容易在水溶液分散，形成单个小片段，而且绝大部分都只有单个石墨层。之后再通过还原反应就可以还原得悬浮状态的石墨烯片段。

，少量的实验室制备石墨烯的方法是用处理处于悬浮状态的氧化石墨，并加热至100℃保持24小时。或者也可以将氧化石墨放入氢气氛围中，通过电击得到。或者将氧化石墨暴露在强脉冲光线下，例如气灯也能得到石墨烯。