본 발명은 그래핀 층 형성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 탄소 원자 한 층으로 이루어지는 육각형 구조의 2차원 박막으로써 전기소자, 투명 전극, 또는 초고주파 회로 등에서의 활용을 위해 기판 상에 형성되는 그래핀 층 형성 방법에 관한 것이다. 본 발명은 a) 기판상에 금속 박막층을 형성하는 단계, (b) 상기 형서된 금속 박막층 상에 탄소 이온을 주입하는 단계, 및 (c) 상기 금속 박막층 상에 주입된 탄소 이온을 열처리하여 상기 금속 박막층 상에 그래핀층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 금속 박막층의 최대 탄소 용해도에 따라 정확한 양의 탄소 이온을 균일하게 금속 박막층 상에 주입한 후 주입된 탄소 이온을 열처리하여 그래핀 층을 균일하게 형성할 수 있는 효과를 갖는다.