O carbono tem inúmeras propriedades físicas, e algumas dessas propriedades são bastante diferentes dependendo da forma estrutural das moléculas. A dureza mineral do carbono é medida em 0,5 para grafite e 10,0 para diamantes. Algumas das propriedades exclusivas dos elementos de carbono incluem pontos de fusão extremamente altos, como 6400 graus Fahrenheit, e pontos de ebulição, como 7281 graus Fahrenheit. À temperatura ambiente, o carbono é encontrado no estado sólido.
O carbono é classificado como um não metal. O carbono é altamente transparente em sua forma de diamante e opaco e preto como o grafite. Como um diamante, o carbono é uma das substâncias conhecidas mais duras, enquanto a forma de grafite do carbono é muito mais macia. Os diamantes dificilmente são condutores de eletricidade, enquanto o grafite é um excelente condutor. O carbono em qualquer forma é muito frágil e não pode ser enrolado em fios ou triturado em folhas. O elemento forma uma estrutura de rede diagonal e uma estrutura de cristal hexagonal.
As propriedades físicas de um elemento são aquelas características que podem ser observadas sem transformar a substância em outra substância. As propriedades físicas são geralmente aquelas que podem ser observadas usando os cinco sentidos. Essas propriedades observáveis incluem cor, brilho, ponto de congelamento, ponto de ebulição, ponto de fusão, densidade, dureza e odor.