金刚石和石墨属于单质，金刚石和石墨不是同种物质，它们是由相同元素构成的同素异型体。所不同的是物理结构特征。二者的化学式都是C。
石墨原子间构成正六边形是平面结构，呈片状；金刚石原子间是立体的正四面体结构。
金刚石的熔点是3550℃，石墨的熔点是3652℃～3697℃(升华)。石墨熔点高于金刚石。
从片层内部来看，石墨是原子晶体；从片层之间来看，石墨是分子晶体(总体说来，石墨应该是混合型晶体)；而金刚石是原子晶体。石墨晶体的熔点反而高于金刚石，似乎不可思议，但石墨晶体片层内共价键的键长是1.42×10－10m，金刚石晶体内共价键的键长是1.55×10－10m。同为共价键，键长越小，键能越大，键越牢固，破坏它也就越难，也就需要提供更多的能量，故而熔点应该更高。(主要就是石墨的原子晶体属性导致它的熔点变高)