Perbedaan antara berlian dan grafit cukup besar dalam hal penampilan, kekerasan, dan kegunaannya. Namun, grafit dan berlian memiliki cukup banyak kesamaan, dari sifat kimia hingga sifat fisik.
Baik grafit dan berlian dibuat dari karbon murni. Komposisi kimia keduanya sama persis. Hal ini membuat grafit dan berlian alotrop karbon bersama dengan amorf, yang biasa disebut jelaga atau karbon hitam. Alotrop adalah senyawa yang memiliki susunan kimia yang sama tetapi memiliki struktur yang berbeda yang menghasilkan sifat yang berbeda. Perbedaannya terletak pada bagaimana semua atom karbon sejajar dan terhubung satu sama lain.
Ikatan yang mengikat karbon satu sama lain adalah ikatan kovalen. Ikatan kovalen adalah ikatan yang berbagi elektron antar atom. Dalam grafit dan berlian, atom karbon berbagi elektron valensi, elektron di kulit elektron terluar, dengan atom karbon lain dalam struktur.
Titik leleh grafit dan berlian sangat tinggi. Titik leleh grafit adalah 4.200 derajat Kelvin, dan titik leleh berlian adalah 4.500 derajat Kelvin. Faktanya, ketika berlian terkena panas tinggi dan bombardir ion, ia akan mulai berubah kembali menjadi grafit, yang merupakan struktur atom karbon yang lebih stabil.
Grafit dan berlian memiliki karakteristik lain yang tidak ditemukan pada mineral berbasis karbon lainnya. Misalnya, baik grafit dan berlian terjadi secara alami di Bumi. Kedua mineral juga dapat diproduksi di laboratorium. Karbon putih tidak ditemukan di alam dan hanya dibuat di laboratorium; itu dapat membagi seberkas cahaya menjadi dua.