Skillnaderna mellan diamanter och grafit är ganska stora när det gäller utseende, hårdhet och användningsområden. Grafit och diamanter har dock ganska mycket gemensamt, från kemiska egenskaper till fysikaliska egenskaper.
Både grafit och diamanter är gjorda av rent kol. Den kemiska sammansättningen av de två är exakt densamma. Detta gör grafit och diamanter till allotroper av kol tillsammans med amorft, som vanligtvis kallas sot eller kolsvart. Allotropes är föreningar som har samma kemiska sammansättning men har olika strukturer vilket resulterar i olika egenskaper. Skillnaden ligger i hur alla kolatomerna anpassas och ansluter till varandra.
Bindningarna som håller kolet till varandra är kovalenta bindningar. Kovalenta bindningar är bindningar som delar elektroner mellan atomer. I både grafit och diamanter delar kolatomerna valenselektroner, elektroner i det yttersta elektronskalet, med andra kolatomer i strukturen.
Smältpunkterna för både grafit och diamant är mycket höga. Smältpunkten för grafit är 4200 grader Kelvin och diamants smältpunkt är 4500 grader Kelvin. Faktum är att när en diamant utsätts för hög värme och jonbombardemang kommer den att börja omvandlas till grafit, vilket är en mer stabil struktur för kolatomer.
Grafit och diamant delar andra egenskaper som inte finns i andra kolbaserade mineraler. Till exempel, både grafit och diamant förekommer naturligt på jorden. De två mineralerna kan också produceras i laboratoriet. Vitt kol finns inte i naturen och har bara skapats i laboratoriet; den kan dela en ljusstråle i två.