氧化還原剝離法是目前廣泛應用于制備大量石墨烯的主要方法，其基本思路是在強酸性介質中氧化石墨破壞其共軛結構，于石墨層間引入含氧官能團（如羥基酮基、鍵等）從而削弱層間的范德華力得到氧化石墨（，再通過超聲進一步分離加入還原劑還原（也有熱還原微波還原電化學還原等方法）得到還原氧化石墨烯。

目前發展起來的氧化方法主要有三種：Brodie 法、Standenmaier 法以及 Hummers 法，由于前兩者的方法比較粗獷（在濃硝酸或混酸體系中用氯酸鉀氧化且不說產生含氮氯等有毒氣體氯酸鉀爆炸就受不了），現階段常用的是Hummers 法（也包括在此基礎上改進的方法），即在濃硫酸介質中以高錳酸鉀和硝酸鈉為氧化劑氧化石墨。2010年Marcano等人報道了一種改進的方法他們以高錳酸鉀作為氧化劑在硫酸和磷酸混酸介質中氧化石墨，氧化效率比原來更高氧化也更加徹底并得到了相對規則結構的 GO。

化學還原方法中常用的還原劑是水合肼硼氫化鈉等，還有用高溫醇蒸汽（利用產生的羥基自由基作還原劑）還原 GO 的工作早年也被報道過。氧化還原法成本低廉而且可實現批量化生產，但是在氧化的過程中由于破壞了自身得共軛結構以及還原不徹底導致得到的石墨烯缺陷較多不利于應用到器件設備中的高性能發揮。