Este estudio presenta una investigación detallada y completa sobre el rendimiento a macroescala, los mecanismos de ganancia de resistencia, el rendimiento ambiental y económico del concreto de baja emisión mejorado con óxido de grafeno (GO). Un programa experimental integral evaluó las propiedades frescas y endurecidas, incluyendo la retención de asentamiento, el sangrado, el contenido de aire, la resistencia a la compresión, la flexión y la tracción, la retracción por secado y el módulo elástico. Se emplearon Microscopia Electrónica de Barrido (SEM), espectroscopía de energía dispersiva (EDS), análisis termogravimétrico (TGA) y resonancia magnética nuclear de protones (H-NMR) para examinar la evolución microestructural y la retención de agua en edades tempranas, confirmando el papel del GO en la aceleración de la hidratación del cemento y la promoción de la formación de C-S-H. Se logró un rendimiento óptimo con un 0.05% de GO (en peso de aglutinante), resultando en un aumento del 25% en la resistencia a la compresión a los 28 días sin comprometer la trabajabilidad. Este resultado se atribuye a una estrategia de mezcla no invasiva y adaptada, en la que el GO se dispersó previamente durante la síntesis y luego se mezcló sin el uso de métodos de mezcla invasivos como la mezcla de alta cizalladura o la ultrasonicación. La espectroscopía de infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR) validó aún más la compatibilidad química del GO y el PCE y confirmó la compatibilidad y eficiencia del aditivo. Las métricas de sostenibilidad, incluyendo el carbono incorporado y los índices de costo normalizados por resistencia (USD/MPa), indicaron que, aunque el GO aumentó el costo del material, la relación costo-rendimiento general se mantuvo competitiva a precios de equilibrio del GO. La eficiencia mejorada también condujo a menores emisiones netas de CO incorporado. Al integrar análisis mecánicos, microestructurales y ambientales, este estudio demuestra los beneficios multifuncionales del GO y proporciona una base sólida para su implementación industrial en infraestructuras sostenibles.