Диамантът и графитът са както алотропи на въглерод. Въпреки че и двете са съставени от въглеродни атоми, тяхната атомна организация е напълно различна. Когато въглероден атом образува ковалентни връзки със заобикалящи въглеродни атоми, има две различни връзки. В диаманта въглеродните атоми са подредени в редовен тетраедричен модел, докато в графита въглеродните атоми са подредени в шестоъгълни слоеве.
В края на 18 век Lavoisier идентифицира диаманта като кристална форма на въглерод, но кристалната структура на диаманта за първи път се определя от Bragg през 1913 г. Той облъчва диамант с рентгенови лъчи и получава снимка на диаманта на рентгенова дифракция на кристалната решетка, демонстрирайки кристалните свойства на диаманта.
В допълнение към тетраедроните, естествените диаманти включват и кубчета (CD), хексаедрони (HD), октаедрони (OD) и DoDecaheedrons. Въглеродните атоми, които съставляват диамантен кристал, са ковалентно свързани, с дължина на връзката с еднаква дължина, 0,15 nm. Diamond е анизотропен, което означава, че много от неговите свойства са зависими от насоката.
В тетраедър въглеродните атоми в центъра на симетрията имат по -слаби свързващи сили, което прави диамантените податливи на разцепване там. В типичните кристални лица на диаманта и люспестата структура на графита, въглеродните връзки в графитните листове имат дължина 0,142 nm, което ги прави много силни. Въпреки това, връзките между листовете са дълги само 0,335 nm, което прави тези дълги връзки много слаби. Това дава на графита отлична смазка. Диамантените кристали са съставени от въглеродни атоми, които се държат заедно от ковалентни връзки.