Grafenoa laminazko egitura lau bat da, atomo bateko sendoera duena, lotutako karbonoen sp² hibridoen gainjartzearen bidez eratuko liratekeen lotura kobalenteen bidez erlauntza formako sare kristalino baten dentsoki paketaturiko karbonozko atomoz osatua dagoena.2010eko Fisikako Nobel Saria Andre Geimek eta Konstantin Novosiolovek jaso zuten grafeno izeneko material bidimentsionalari buruzko euren aurkikuntza iraultzaileengatik.Sp² hibridazioa da egitura hexagonalaren lotura angeluak, 120ºkoak, azaltzen dituena. Karbonozko atomoetako bakoitzak egoera hibridatuan lau balentzia elektroi dituenez, elektroi horietatik hiru sp² hibridoetan sartuko dira, egiturako lotura kobalenteen hezurdura eratuz, eta geratzen den elektroia hibridoen planoarekiko elkarzuta den p motako orbital atomiko batean sartuko da. Aipaturiko orbital horien solapazioa izango litzateke π motako orbitalak sorraraziko lituzkeena. Konbinaketa hauetakoren batzuk, beste batzuren artean grafenoko geruza osatzen duten karbonozko atomo guztien artean deslokalizaturiko orbital molekular erraldoi bat sorraraziko luke.Izena grafito + enotik dator. Izatez, grafitoaren egitura gainjarritako grafenozko lamina ugarik osatutako pilatzat har daiteke. Pilatutako grafeno geruzen arteko loturak Van der Waalsen indarren eta karbono atomoen arteko π orbitalen arteko elkarreraginen ondorio dira.

Grafitoaren egitura kristalinoa, non eraztun aromatiko kondentsatu geruza ezberdinen arteko elkarreraginak ikus daitezkeen.Grafenoan karbono-karbono loturen luzera gutxi gora-behera 1,42  Åekoa da. Gainontzeko elementu grafitiko guztien oinarrizko egitura osagaia da, grafitoa, karbonozko nanohodiak eta fulerenoak barne. Egitura hau espazioko bi norantzetan molekula biziki luzetzat ere har daiteke, hau da, grafeno deituriko hidrokarburo aromatiko polizikliko molekula lau familia baten muturreko kasua izango litzateke.