Peamine erinevus grafeeni ja süsinikkiudude vahel on see, et grafeenil on ühe süsinikuaatomikihi paksus, süsinikkiulil on mikromeetriline paksus.
Nii grafeen kui ka süsinikkiud on süsinikku sisaldavad ained. Grafeen sisaldab ainult süsiniku aatomeid, süsinikkiud sisaldab peamiselt süsinikku koos mõningate muude elementidega, nagu hapnik ja lämmastik. Teine oluline erinevus grafeeni ja süsinikkiudude vahel on selles, kuidas süsiniklehed nendesse ainetesse haakuvad. Mõlemad tüübid sisaldavad aga sama korrapärase kuusnurkse mustrina paigutatud süsinikku.
