ความแตกต่างระหว่างเพชรและกราไฟต์นั้นค่อนข้างมากในแง่ของรูปลักษณ์ ความแข็ง และการใช้งาน อย่างไรก็ตาม กราไฟต์และเพชรมีคุณสมบัติเหมือนกันค่อนข้างมาก ตั้งแต่คุณสมบัติทางเคมีไปจนถึงคุณสมบัติทางกายภาพ
ทั้งกราไฟท์และ เพชรถูกสร้างขึ้น จากคาร์บอนบริสุทธิ์ องค์ประกอบทางเคมีของทั้งสองจะเหมือนกันทุกประการ ทำให้กราไฟต์และเพชรแยกตัวเป็นคาร์บอนร่วมกับอสัณฐาน ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าเขม่าหรือคาร์บอนแบล็ค Allotropes เป็นสารประกอบที่มีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน แต่มีโครงสร้างต่างกันซึ่งส่งผลให้มีคุณสมบัติต่างกัน ความแตกต่างอยู่ที่ว่าอะตอมของคาร์บอนทั้งหมดเรียงตัวและเชื่อมต่อกันอย่างไร
พันธะที่ยึดคาร์บอนไว้ด้วยกันคือพันธะโควาเลนต์ พันธะโควาเลนต์เป็นพันธะที่ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันระหว่างอะตอม ทั้งในกราไฟต์และเพชร อะตอมของคาร์บอนใช้เวเลนซ์อิเล็กตรอนร่วมกัน อิเล็กตรอนในเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกสุด กับอะตอมของคาร์บอนอื่นๆ ในโครงสร้าง
จุดหลอมเหลวของทั้งกราไฟต์และเพชรนั้นสูงมาก จุดหลอมเหลวของกราไฟต์คือ 4200 องศาเคลวิน และจุดหลอมเหลวของเพชรคือ 4500 องศาเคลวิน ในความเป็นจริง เมื่อเพชรสัมผัสกับความร้อนสูงและการทิ้งระเบิดด้วยไอออน เพชรจะเริ่มเปลี่ยนกลับเป็นกราไฟต์ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่เสถียรกว่าสำหรับอะตอมของคาร์บอน
กราไฟต์และเพชรมีลักษณะเฉพาะอื่นๆ ที่ไม่พบในแร่ธาตุที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบ ตัวอย่างเช่น ทั้งกราไฟต์และเพชรเกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลก แร่ธาตุทั้งสองอาจผลิตขึ้นในห้องปฏิบัติการ ไม่พบคาร์บอนขาวในธรรมชาติ และถูกสร้างขึ้นในห้องทดลองเท่านั้น มันสามารถแยกลำแสงออกเป็นสองลำ