Las diferencias entre diamantes y grafito son bastante grandes en cuanto a apariencia, dureza y usos. Sin embargo, el grafito y los diamantes tienen mucho en común, desde propiedades químicas hasta propiedades físicas.
Tanto el grafito como los diamantes están hechos de carbono puro. La composición química de los dos es exactamente la misma. Esto hace que el grafito y los diamantes sean alótropos del carbono junto con el amorfo, que comúnmente se llama hollín o negro de carbón. Los alótropos son compuestos que tienen la misma composición química pero tienen diferentes estructuras que dan como resultado diferentes propiedades. La diferencia radica en cómo todos los átomos de carbono se alinean y se conectan entre sí.
Los enlaces que mantienen el carbono entre sí son enlaces covalentes. Los enlaces covalentes son enlaces que comparten electrones entre átomos. Tanto en el grafito como en los diamantes, los átomos de carbono comparten electrones de valencia, electrones en la capa de electrones más externa, con otros átomos de carbono en la estructura.
Los puntos de fusión tanto del grafito como del diamante son muy altos. El punto de fusión del grafito es de 4200 grados Kelvin y el punto de fusión del diamante es de 4500 grados Kelvin. De hecho, cuando un diamante se expone a un bombardeo de iones y calor elevado, comenzará a convertirse de nuevo en grafito, que es una estructura más estable para los átomos de carbono.
El grafito y el diamante comparten otras características que no se encuentran en otros minerales a base de carbono. Por ejemplo, tanto el grafito como el diamante se encuentran naturalmente en la Tierra. Los dos minerales también se pueden producir en el laboratorio. El carbón blanco no se encuentra en la naturaleza y solo se ha creado en el laboratorio; puede dividir un rayo de luz en dos.