A principal diferença entre diamante e grafite é a maneira como seus átomos de carbono são organizados para formar suas estruturas cristalinas físicas. O arranjo dos átomos de carbono nos diamantes faz com que eles se liguem fortemente, enquanto os átomos de grafite são mantidos junto com uma ligação mais fraca, criando uma substância física macia.
As moléculas de diamante têm a forma de tetraedros perfeitos e são mantidas juntas por átomos individuais, formando ligações fortes com outros quatro átomos. Sua forma torna o diamante extremamente duro e durável para resistir à compressão e ligações quebradas.
As moléculas de grafite consistem em um único átomo de carbono ligado a três outros e se reúnem com outros para formar folhas de moléculas. Embora as moléculas de grafite individuais estejam fortemente ligadas, as folhas que elas formam são fracas e se quebram facilmente.