Timanttien ja grafiitin väliset erot ovat melko suuria ulkonäön, kovuuden ja käytön suhteen. Grafiitilla ja timanteilla on kuitenkin melko paljon yhteistä kemiallisista ominaisuuksista fysikaalisiin ominaisuuksiin.
Sekä grafiitti että timantteja tehdään puhtaasta hiilestä. Näiden kahden kemiallinen koostumus on täsmälleen sama. Tämä tekee grafiitista ja timanteista allotrooppisia hiiltä yhdessä amorfisen, jota kutsutaan yleensä nokeksi tai hiilimustaksi. Allotropit ovat yhdisteitä, joilla on sama kemiallinen koostumus, mutta joilla on erilaiset rakenteet, mikä johtaa erilaisiin ominaisuuksiin. Ero on siinä, kuinka kaikki hiiliatomit kohdistuvat ja yhdistyvät toisiinsa.
Sidokset, jotka pitävät hiiltä toisiinsa, ovat kovalenttisia sidoksia. Kovalenttiset sidokset ovat sidoksia, jotka jakavat elektroneja atomien välillä. Sekä grafiitissa että timanteissa hiiliatomit jakavat valenssielektroneja, elektronit uloimmassa elektronikuoressa, muiden rakenteessa olevien hiiliatomien kanssa.
Sekä grafiitin että timantin sulamispisteet ovat erittäin korkeat. Grafiitin sulamispiste on 4200 Kelvin-astetta ja timantin sulamispiste on 4500 Kelvin-astetta. Itse asiassa, kun timantti altistetaan korkealle kuumuudelle ja ionipommitukselle, se alkaa muuttua takaisin grafiitiksi, joka on vakaampi rakenne hiiliatomeille.
Grafiitti ja timantti jakavat muita ominaisuuksia, joita ei löydy muista hiilipohjaisista mineraaleista. Esimerkiksi sekä grafiitti että timantti esiintyvät luonnollisesti maapallolla. Näitä kahta mineraalia voidaan myös tuottaa laboratoriossa. Valkoista hiiltä ei löydy luonnosta ja se on luotu vain laboratoriossa; se voi jakaa valonsäteen kahteen osaan.