石墨润滑的原理主要是其层状晶体结构和层间易滑移特性，在摩擦过程中能形成稳定的固体润滑膜，从而实现降低摩擦系数和磨损。


石墨的晶体结构是，层状六方晶系结构，层间通过弱的范华德力进行连接。层间结合力弱，所以稍微给一个剪切力，就能很轻易的实现滑移。石墨还具有良好的导电和导热特性，能够及时将摩擦产生的热量散失，防止局部过热导致润滑失效。

固体润滑膜的形成：摩擦产生的微热和剪切力作用于石墨颗粒，使石墨层间发生滑移，少量石墨微粒从机体中释放，释放出的石墨微粒在摩擦力和表面能作用下，转移到对偶表面，形成一层均匀、致密且牢固附着的固体转移膜（厚度仅0.1-0.5微米）。

而且石墨有自补偿效应，随着摩擦持续进行，机体内部石墨不断向摩擦面补充，形成动态平衡，实现“变磨边润滑”的现象，而且石墨的润滑效果在有空气和水蒸气的空间里，显著增强，因为这些气体可以吸附在石墨片层边缘，降低石墨片层之间的结合能，增加层与层之间的滑移性。

当石墨颗粒尺寸在10微米时，润滑的效果zui棒。颗粒太小会形成沉积物；颗粒太大则无法均匀分布，导致润滑效果降低甚至造成表面划伤。


石墨润滑具有免维护特性，无需额外的润滑油或润滑脂，省去了维护成本和环境污染等问题。在高温高压环境下能保持良好的润滑性。
石墨形成的固体润滑膜不仅能润滑自身，还能保护对磨表面不受磨损，避免“咬轴”“抱轴”现象。