Forskjellene mellom diamanter og grafitt er ganske store når det gjelder utseende, hardhet og bruk. Imidlertid har grafitt og diamanter ganske mye til felles, fra kjemiske egenskaper til fysiske egenskaper.
Både grafitt og diamanter er laget ut av rent karbon. Den kjemiske sammensetningen av de to er nøyaktig den samme. Dette gjør grafitt og diamanter til allotroper av karbon sammen med amorfe, som ofte kalles sot eller karbon svart. Allotropes er forbindelser som har samme kjemiske sammensetning, men som har forskjellige strukturer som gir forskjellige egenskaper. Forskjellen ligger i hvordan alle karbonatomer justeres og kobles til hverandre.
Bindinger som holder karbon til hverandre er kovalente bindinger. Kovalente bindinger er bindinger som deler elektroner mellom atomer. I både grafitt og diamanter deler karbonatomene valenselektroner, elektroner i det ytterste elektronskallet, med andre karbonatomer i strukturen.
Smeltepunktene til både grafitt og diamant er veldig høye. Smeltepunktet for grafitt er 4200 grader Kelvin, og diamants smeltepunkt er 4500 grader Kelvin. Faktisk, når en diamant utsettes for høy varme og ionebombardement, vil den begynne å konvertere tilbake til grafitt, som er en mer stabil struktur for karbonatomer.
Grafitt og diamant deler andre egenskaper som ikke finnes i andre karbonbaserte mineraler. For eksempel forekommer både grafitt og diamant naturlig på jorden. De to mineralene kan også produseres i laboratoriet. Hvitt karbon finnes ikke i naturen og er bare opprettet i laboratoriet; den kan dele en lysstråle i to.