Độc tính của graphene đã được tranh luận rộng rãi. Một đánh giá về độc tính của graphene đã tóm tắt các hiệu ứng in vitro, in vivo, kháng khuẩn với môi trường và nêu bật các cơ chế khác nhau của độc tính graphene.[3] Nanotubes của graphene có thể tái tạo các tác động của bệnh bụi phổi amiăng.[4][5] Độc tính của graphene phụ thuộc vào nó hình dạng, kích thước, độ tinh khiết, các bước xử lý sau sản xuất, tình trạng oxy hóa, các nhóm chức năng, tình trạng phân tán, phương pháp tổng hợp, tuyến đường, liều điều hành, và thời gian tiếp xúc.

Các dải nano graphene, các hạt nano graphene và hành tây nano graphene không độc hại ở nồng độ lên tới 50 50g / ml. Các hạt nano này không làm thay đổi sự biệt hóa của tế bào gốc tủy xương của con người đối với các nguyên bào xương (xương) hoặc tế bào mỡ (chất béo) cho thấy rằng ở các hạt nano graphene liều thấp là an toàn cho các ứng dụng y sinh.[6] 10 mảnh graphene vài lớp có thể xuyên thủng màng tế bào trong dung dịch. Chúng được quan sát để xâm nhập ban đầu thông qua các điểm sắc nhọn và lởm chởm, cho phép graphene đi vào tế bào. Các tác động sinh lý của điều này vẫn chưa chắc chắn, và đây vẫn là một lĩnh vực tương đối chưa được khám phá.[7][8]