添加石墨烯的涂料因与聚合物树脂发生物理混合或化学复合制成功能涂料，显著提升作为各个不同用途的涂料的性能。因此，石墨烯涂料已经成为石墨烯的重要应用研究领域。
1.耐腐蚀性能
石墨烯本身憎水憎油，分散均匀性较差，将其添加到海洋重防腐蚀涂料中，应配合相应的偶联剂，可制备出优于传统富锌类的防腐涂料。有研究发现，添加石墨烯的环氧树脂涂料具有层层叠加形成的致密隔绝层，通过物理方式抑制水、腐蚀性离子等对涂膜的浸润与渗透；同时利用快速导电能力保护阳极，阻止铁锈的生成。
2.导电性能
石墨烯的共轭结构使之具有很高的电子迁移率和优异的电学性能。巨浩波等制备的石墨烯/硅丙乳液复合涂料渗流阈值为0.5%，当添加含量高于0.9%时，涂层电导率基本稳定在10-3S/cm 以上。赖奇等制备出石墨烯/丙烯酸树脂导电薄膜，研究发现石墨烯的加入降低了涂层电阻率，石墨烯的粒径越小，涂膜的导电性能越好。杨贻婷研究发现将石墨烯分散液与基体混合聚氨酯涂料的导电性增强不大，而旋涂至聚氨酯涂料的表面，可以大幅度提高涂料的导电性。
导静电涂料是指表面电阻为106 -109 的具有防静电作用的防腐涂料。大型工业设备设施一般需要刷涂防腐蚀涂料，但往往会因产生静电而加速腐蚀，因此，最好防腐蚀的同时又能导静电。
电磁屏蔽涂料主要利用涂料的反射、吸收等阻止电磁能进入被屏蔽区域。近日，江苏大学采用GO为原料研制出一种紫外光固化抗电磁屏蔽涂料，发现当GO 的用量为聚醚多元醇NJ－220 质量的3.8%时，电导率接近纯石墨烯电导率，具有较强的电磁屏蔽效能。
3.导热性能
石墨烯的导热系数高，比表面积大，填充在涂层中增大了涂层散热表面积，降低了物体表面和内部温度。薛刚等采用回流法制备出一种石墨烯复合散热涂料，与普通散热涂料相比，其红外发射率和节能效果更好。
4.耐热性能
石墨烯/聚合物复合涂料在燃烧过程中，发生石墨烯自身和聚合物基体分子链取向，进而在聚合物炭化过程中形成致密碳层，阻碍降解产物的逸出，并且使聚合物的起始分解温度和最大分解温度向高温方向移动，因此可用作阻燃材料。李洪飞等研究发现添加 0.025 份 GO 的膨胀型水性防火涂料试样耐燃时间可以增加 59.5% ，达到阻燃的目的。
5.耐污性能
于欢制备的石墨烯/TiO2复合涂料海洋防污涂层性能良好，可替代氯化亚铜毒性防污剂。刘文超以 GO 作为纳米银的载体，制备了 GO/纳米银抑菌涂料，表现出很高的稳定性以及良好的抑菌性和明显的杀菌效果。
6.气体阻隔性能
研究表明均匀分散在聚合物基体中的石墨烯本身不具有气体阻隔性，但石墨烯聚合物的气体阻隔性增强。李洪飞等向丙烯酸膨胀阻燃涂料中添加微量 GO，发现涂料燃烧过程中生成固体颗粒的逸出路径增加并易沉积，添加量为 0. 125 份时生烟速率下降 68% ，抑烟效果十分显著。
7.物理机械性能
石墨烯表面吸附力强，能在涂料干燥室形成致密网状结构，与基材间形成较强的附着力，表现出优异的力学性能。吕生华等将 GO 加入到以丙烯酸酯类聚合物水泥防水涂料中，使涂膜的拉伸强度、断裂伸长率等物理性能得到明显提升。王乾乾将适量 GO与水性聚氨酯共混制得皮革涂饰剂，显著改善被涂饰皮革的耐磨耗性能。潘炳力等将石墨烯与聚苯硫醚( PPS) /聚四氟乙烯蜡复合，获得耐磨性明显高于纯 PPS涂层的涂料。
