Razlike med diamanti in grafitom so precej velike, kar zadeva videz, trdoto in uporabo. Vendar pa imajo grafit in diamanti precej skupnega, od kemičnih lastnosti do fizikalnih lastnosti.
Tako grafit kot diamanti so narejeni iz čistega ogljika. Kemična sestava obeh je popolnoma enaka. Zaradi tega so grafit in diamanti alotropi ogljika skupaj z amorfnimi, ki jih običajno imenujemo saj ali saj. Alotropi so spojine, ki imajo enako kemično sestavo, vendar imajo različne strukture, kar ima različne lastnosti. Razlika je v tem, kako se vsi ogljikovi atomi poravnajo in povežejo med seboj.
Vezi, ki držijo ogljik med seboj, so kovalentne vezi. Kovalentne vezi so vezi, ki si delijo elektrone med atomi. Tako v grafitu kot v diamantih imajo ogljikovi atomi valentne elektrone, elektrone v najbolj oddaljeni elektronski lupini, z drugimi atomi ogljika v strukturi.
Tališča grafita in diamanta so zelo visoka. Tališče grafita je 4200 stopinj Kelvina, tališče diamanta pa 4500 stopinj Kelvina. Ko je diamant izpostavljen močnemu vročinskemu in ionskemu bombardiranju, se bo dejansko začel pretvarjati nazaj v grafit, ki je stabilnejša struktura za ogljikove atome.
Grafit in diamant imata druge značilnosti, ki jih drugih mineralov na osnovi ogljika ni. Na primer, tako grafit kot diamant se naravno pojavljata na Zemlji. Oba minerala se lahko proizvajata tudi v laboratoriju. Belega ogljika v naravi ni in je nastal le v laboratoriju; lahko svetlobni žarek razdeli na dva dela.