鑽石與石墨都是由碳原子組成，它們的排列方式，決定了它們性質的差異。在鑽石裡，碳原子以四面體的方式架構起來；每個碳原子都與另外四個碳原子相接，形成了堅固嚴密的三維結構，造就出鑽石獨特的強度、耐久性與其他特性。鑽石是目前所知最堅硬的物質，可以擦刻其他所有材質。它的熱傳導性比銅還好，同時卻也是絕緣體。這種寶石可使光發生色散，出現彩虹的顏色，因而燃起了「鑽石之火」。

相對來說，石墨中的碳原子以層狀排列。這些原子有兩種交互關係：首先，每個碳原子都與另外三個相接，形成六角形結構的一角；這種平面結構在二維空間上延伸，形成由一個個六角形組成的「鐵絲網」平面陣列。其次，這些陣列層層鬆散地疊堆在一起，可以可以毫無困難地脫開，因此它柔軟光滑，可以當作潤滑劑或筆芯。這種平面結構可讓電子在每一層當中任意移動，使得石墨可以導電、導熱，也可以吸收光線，因此看起來是黑色的。

石墨與鑽石同為碳元素，但因外界壓力的不同，形成了不同的組織結構，結果有了石墨與鑽石的差別。鑽石因其晶瑩璀璨、堅固無比、數量稀少而價值高昂。而石墨就沒有這麼幸運了，不但其貌不揚，在價值上更無法與鑽石相比。

天然鑽石的晶體