Příčinou rozdílných vlastností je struktura.

Struktura grafitu se skládá z vrstev, které jsou tvořeny uhlíky navázanými do šestiúhelníků. Na každý uhlík jsou vázány další tři uhlíky. Tvoří se zde rozsáhlý systém delokalizovaných elektronů. Jednotlivé vrstvy spolu drží pouze pomocí slabých interakcí tzv. van der Waalsovy síly.

Diamant je tvořen uhlíkem krystalizujícím v soustavě krychlové a je nejtvrdším a velmi cenným přírodním nerostem.

Vrstevnaté struktury grafitu se využívá např. při výrobě tužek, kde mletá tuha tvoří základní složku tyčinky určené pro psaní a kreslení.

Diamanty se používají pro svou tvrdost a výbornou tepelnou vodivost v nejrůznějších řezných a vrtných nástrojích. Diamanty jsou pro tyto účely vyráběny synteticky.