Apesar de tanto a grafite como o diamante serem feitos de carbono, são muito diferentes na sua estrutura cristalina:
A grafite consiste em camadas ou folhas sobrepostas onde os átomos de carbono possuem ligações fortes no mesmo plano ou camada, mas ligações muito fracas em relação às camadas superior e inferior.
Nos diamantes, cada átomo de carbono está conetado a outros quatro átomos de carbono, dando-lhe uma estrutura muito forte e rígida em três dimensões (ver imagem).
Estas caraceterísticas estruturais dão origem, entre outras, às seguintes diferenças entre ambos:
A grafite é um dos minerais mais suaves (menos de 1 na escala Mohs).
O diamante é o mineral mais duro que a Humanidade conhece (10 na escala Mohs);
A grafite é um excelente lubrificante.
O diamante é o melhor abrasivo que existe;
A grafite é um bom condutor de eletricidade.
O diamante é um isolador elétrico;
A grafite é opaca.
O diamante é geralmente transparente.