Rozdiely medzi diamantmi a grafitom sú pomerne veľké, pokiaľ ide o vzhľad, tvrdosť a použitie. Grafit a diamanty však majú pomerne veľa spoločného, od chemických vlastností až po fyzikálne vlastnosti.
Grafit aj diamanty sa vyrábajú z čistého uhlíka. Chemické zloženie týchto dvoch látok je úplne rovnaké. Toto robí z grafitu a diamantov allotropy uhlíka spolu s amorfnými, ktoré sa bežne nazývajú sadze alebo sadze. Allotropy sú zlúčeniny, ktoré majú rovnaké chemické zloženie, ale majú rozdielne štruktúry, ktoré vedú k odlišným vlastnostiam. Rozdiel spočíva v tom, ako sa všetky atómy uhlíka navzájom vyrovnávajú a navzájom sa spájajú.
Väzby, ktoré navzájom držia uhlík, sú kovalentné väzby. Kovalentné väzby sú väzby, ktoré zdieľajú elektróny medzi atómami. V grafite aj v diamantoch majú atómy uhlíka spoločné valenčné elektróny, elektróny v najvzdialenejšom elektrónovom obale, s ostatnými atómami uhlíka v štruktúre.
Teploty topenia grafitu aj diamantu sú veľmi vysoké. Teplota topenia grafitu je 4200 stupňov Kelvina a teplota topenia diamantu je 4 500 stupňov Kelvina. V skutočnosti, keď je diamant vystavený vysokému tepelnému a iónovému bombardovaniu, začne sa prevádzať späť na grafit, čo je stabilnejšia štruktúra pre atómy uhlíka.
Grafit a diamant majú spoločné ďalšie vlastnosti, ktoré sa nenachádzajú v iných uhlíkových mineráloch. Napríklad na Zemi sa prirodzene vyskytuje grafit aj diamant. Tieto dva minerály sa môžu vyrábať aj v laboratóriu. Biely uhlík sa v prírode nenachádza a bol vytvorený iba v laboratóriu; môže rozdeliť lúč svetla na dva.