A legfontosabb különbség a grafén és a szénszál között az, hogy a grafén vastagsága egyetlen szénatomréteg, míg a szénszál mikrométer vastagságú.
A grafén és a szénszál egyaránt széntartalmú anyag. A grafén csak szénatomokat tartalmaz, míg a szénszálak többnyire szenet tartalmaznak, néhány más elemmel, például oxigénnel és nitrogénnel együtt. Egy másik fontos különbség a grafén és a szénszál között abban áll, hogy a szénlemezek összekapcsolódnak ezekben az anyagokban. Mindkét típus azonban ugyanabban a szabályos hatszögletű mintában elrendezett szenet tartalmaz.
