Grafénoxid lze připravit reakcí grafitu se silnými oxidačními činidly, jako je např. manganistan draselný KMnO₄ nebo oxid chromový CrO₃ v prostředí silných minerálních kyselin - sírová H₂SO₄, dusičná HNO₃ nebo fosforečná H₃PO₄. Jedná se o velmi exotermní reakci, při které vznikají jedovaté plyny (oxidy dusíku) a  teplota nad 50°C způsobí explozi reakční směsi. Jaakmile reakční směs získán růžovou barvu, reakční směs se zoxiduje pomocí peroxidu vodíku H₂O₂ na žlutý produkt, terý se postupně promývá vodou s použitím centrifugy  centrifugací, výtěžek reakce se pohybuje okolo 20%.

V naší laboratoři připravujeme grafénoxid obdobným způsobem. Vycházíme ale z grafénu připraveného exfoliací grafitu ve vsádkovém ultrazvukovém reaktoru. Oxidaci na grafen oxid provádime ve směsi  kyseliny sírové, fosforečné a manganisanu draselného. Výhodou je, že pro oxidaci je možné použít zhruba 10x nižší množství chemikálií, a proto lze reakci provádět bezpečně a navíc se veškerý grafen převede na grafen oxid. 

Z chemického hlediska je grafenoxid je grafen, který jmůže být funkcionalizovaný různými funkčními skupinami, např. hydroxydovými -OH, hydoperoxidovými -O-OH,