氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，一般用GO表示，其顏色爲棕黃色，市面上常見的產品有粉末狀、片狀以及溶液狀的。因經氧化後，其上含氧官能團增多而使性質較石墨烯更加活潑，可經由各種與含氧官能團的反應而改善本身性質。
氧化石墨烯薄片是石墨粉末經化學氧化及剝離後的產物，氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時在橫向尺寸上擴展到數十微米。因此，其結構跨越了一般化學和材料科學的典型尺度。氧化石墨烯可視爲一種非傳統型態的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長久以來被視爲親水性物質，因爲其在水中具有優越的分散性，但是，相關實驗結果顯示，氧化石墨烯實際上具有兩親性，從石墨烯薄片邊緣到中央呈現親水至疏水的性質分佈。因此，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，並降低界面間的能量。其親水性被廣泛認知。
