Il diamante è una delle forme allotropiche del carbonio (l'allotropia è quella caratteristica per cui alcuni elementi possono presentarsi in due o più forme diverse che differiscono per la struttura molecolare).
Il diamante cioè, è costituito esclusivamente da atomi di carbonio legati da legami covalenti in geometria tetraedrica come nella figura qui sotto riportata:

Il diamante è un solido cristallino che cristallizza nel gruppo spaziale Fd-3m (gruppo numero 227 delle Tabelle Internazionali di Cristallografia) che appartiene a sistema cubico (la cella elementare è un cubo di lato di 3.57 Å).
Le altre 2 forme allotropiche del carbonio sono la grafite ed il fullerene (e molecole simili come i nanotubi di carbonio), che differiscono solo per la disposizione e il tipo di legami chimici fra carbonio e carbonio.

La grafite è un solido cristallino che si presenta nel gruppo spaziale esagonale P63/mmc (numero 194) oppure nel gruppo trigonale R–3m (numero 166), mentre il fullerene C60 (buckminster fullerene: 60 atomi di carbonio) cristallizza nel sistema cubico, gruppo spaziale Fm-3m, cella a = 14.17 Å ed è mostrato nella figura qui sotto:

Dunque il diamante è costituito esclusivamente di carbonio e ha vari usi. Oltre al suo ovvio utilizzo in gioielleria, viene anche usato a causa della sua durezza (il diamante è la sostanza più dura esistente) per la costruzione di punte per perforatrici o seghe. Il diamante è anche caratterizzato dalla più elevata conducibilità termica, dalla minore conducibilità elettrica e quindi ha usi anche in elettronica e componentistica per usi speciali. Per scopi industriali si usano soprattutto diamanti prodotti artificialmente e scarti della lavorazione dei diamanti grezzi.

Dal diagramma di fase del carbonio riportato qui sotto - tratto da: F.P. Bundy, The P,T Phase and Reaction diagram for elemental Carbon, 1979, "J. Geophys. Res." 85 (B12) (1980) p. 6930,

si vede che il diamante si può ottenere dal carbonio (grafite) a pressioni elevate ( 6 – 10 GPa = circa 60000 – 100000 atm) e temperature intorno ai 1500 - 2300 ºK (area verde scuro).