石墨層間化合物的合成方法很多，幾種有代表性的合成方法介紹如下：
（1）氣相恒壓反應法。在氣相恒壓反應法中，石墨試樣要和插層的物質分別放在反應管中的不同部位，并保持不同的溫度。設石墨的溫度為Tg，插層反應物的溫度為Ti，使石墨與反應物氣體接觸并發生反應。Tg一般常比Ti高，以防止反應物從石墨試樣中析出。Ti由反應物的蒸汽壓決定，適當選擇Tg與Ti之差，可確定生成的石墨層間化合物的組成和階結構。
（2）混合法及浸漬法。混合法是將石墨與反應物混合的粉末進行熱處理的方法，而浸漬法則是將石墨浸入熔融鹽中的方法，二者的反應物的蒸汽壓低或希望在溫和條件下發生反應等場合較為有效。該方法反應速度快，在較短的時間內可獲得所需要的層間化合物，但對去除殘余的未反應物比較困難，是其缺點。使用混合熔融鹽能夠控制所獲得的石墨層間化合物的活性，使反應在低溫下進行成為可能而且含氯化物的石墨層間化合物經過水洗也幾乎不分解，從而未反應的氯化物也比較容易洗去，因此作為大批量的合成方法非常有用。
（3）電化學方法。其代表性反應物為硫酸。以石墨為陽極，在濃硫酸中進行電解，發生硫酸的插層反應。從通電量的多少可以估算插入的硫酸量，并且電極電位與階數結構對應，因此插層過程容易監控，這是此方法的優點。最近，由于Li二次電池的開發受到重視，關于Li在石墨（炭）中電化學插層的研究非常活躍。