二者都由相同的元素構成，但并不是同一種物質，他們是碳12的同素異形體。石墨，是一種深灰色的有金屬光澤，而不透明的細片狀的混合晶體，熔點為3652攝氏度，具有優良的導電性能。由于石墨是片狀的晶胞疊成的晶體，每層晶胞之間很容易發生相對滑動，因此石墨是很好的固體潤滑濟。石墨是熔點最高的天然物質，可用來作坩堝。石墨很軟，和粘土混合后制成鉛筆的筆芯。金剛石，是無色透明的原子晶體，形狀是正八面體。天然的金剛石經過仔細琢磨后，就是璀璨奪目的鉆石。組成金剛石的碳原子每相臨5個碳原子構成一個正四面體，其中一個碳原子在正四面體的中心，其余的4個碳原子在正四面體的四個頂點，因此金剛石是天然存在的最硬的物質，只有人工合成的某些物質比它硬，可用來做切割玻璃的玻璃刀和切割硬金屬的車床的刀具。