Rozdíly mezi diamanty a grafitem jsou poměrně velké, pokud jde o vzhled, tvrdost a použití. Grafit a diamanty však mají hodně společného, od chemických vlastností až po fyzikální vlastnosti.
Jak grafit, tak diamanty jsou vyrobeny z čistého uhlíku. Chemické složení těchto dvou látek je naprosto stejné. Toto dělá grafit a diamanty allotropes uhlíku spolu s amorfní, který se běžně nazývá saze nebo saze. Allotropy jsou sloučeniny, které mají stejný chemický složení, ale mají různé struktury, což vede k odlišným vlastnostem. Rozdíl spočívá v tom, jak se všechny atomy uhlíku vzájemně sladí a spojují.
Vazby, které drží uhlík navzájem, jsou kovalentní vazby. Kovalentní vazby jsou vazby, které sdílejí elektrony mezi atomy. V grafitu i v diamantech sdílejí atomy uhlíku valenční elektrony, elektrony v nejvzdálenějším elektronovém obalu, s dalšími atomy uhlíku ve struktuře.
Teploty tání grafitu i diamantu jsou velmi vysoké. Teplota tání grafitu je 4200 stupňů Kelvina a teplota tání diamantu je 4500 stupňů Kelvina. Ve skutečnosti, když je diamant vystaven vysokému tepelnému a iontovému bombardování, začne se převádět zpět na grafit, což je stabilnější struktura atomů uhlíku.
Grafit a diamant sdílejí další vlastnosti, které se v jiných minerálech na bázi uhlíku nenacházejí. Například grafit i diamant se přirozeně vyskytují na Zemi. Tyto dva minerály mohou být také vyráběny v laboratoři. Bílý uhlík se v přírodě nenachází a byl vytvořen pouze v laboratoři; může rozdělit paprsek světla na dva.