De verschillen tussen diamanten en grafiet zijn vrij groot als het gaat om uiterlijk, hardheid en gebruik. Grafiet en diamant hebben echter heel wat gemeen, van chemische eigenschappen tot fysische eigenschappen.
Zowel grafiet als diamanten zijn gemaakt uit zuivere koolstof. De chemische samenstelling van de twee is precies hetzelfde. Dit maakt grafiet en diamanten allotropen van koolstof samen met amorf, dat gewoonlijk roet of roet wordt genoemd. Allotropen zijn verbindingen die dezelfde chemische samenstelling hebben, maar verschillende structuren hebben, wat resulteert in verschillende eigenschappen. Het verschil ligt in hoe alle koolstofatomen op één lijn liggen en met elkaar verbinden.
De bindingen die de koolstof aan elkaar houden zijn covalente bindingen. Covalente bindingen zijn bindingen die elektronen tussen atomen delen. In zowel grafiet als diamanten delen de koolstofatomen valentie-elektronen, elektronen in de buitenste elektronenschil, met andere koolstofatomen in de structuur.
De smeltpunten van zowel grafiet als diamant zijn erg hoog. Het smeltpunt van grafiet is 4200 graden Kelvin en het smeltpunt van diamant is 4500 graden Kelvin. Wanneer een diamant wordt blootgesteld aan hoge hitte en ionenbombardement, zal het zelfs beginnen terug te converteren naar grafiet, wat een stabielere structuur is voor koolstofatomen.
Grafiet en diamant delen andere kenmerken die niet worden gevonden in andere op koolstof gebaseerde mineralen. Zowel grafiet als diamant komen bijvoorbeeld van nature voor op aarde. De twee mineralen kunnen ook in het laboratorium worden geproduceerd. Witte koolstof komt niet in de natuur voor en is alleen in het laboratorium gemaakt; het kan een lichtstraal in tweeën splitsen.