ダイヤモンドは炭素の準安定同素体であり、炭素原子はダイヤモンド格子と呼ばれる面心立方結晶構造の変化に配置されます。ダイヤモンドはグラファイトよりも安定性が劣りますが、ダイヤモンドからグラファイトへの変換率は標準条件では無視できます。ダイヤモンドは最上級の物理的性質を持つ材料として有名であり、そのほとんどは原子間の強い共有結合に由来します。特に、ダイヤモンドは、あらゆるバルク材料の中で最高の硬度と熱伝導率を備えています。これらの特性は、切削工具および研磨工具でのダイヤモンドの主な産業用途と、ダイヤモンドナイフおよびダイヤモンドアンビルセルでの科学用途を決定します。

その非常に堅い格子のために、それはホウ素や窒素などの非常に少数のタイプの不純物によって汚染される可能性があります。少量の欠陥または不純物（格子原子の約100万分の1）は、ダイヤモンドの青（ホウ素）、黄色（窒素）、茶色（格子欠陥）、緑（放射線被ばく）、紫、ピンク、オレンジ、または赤です。ダイヤモンドはまた、比較的高い光学的分散（異なる色の光を分散する能力）を持っています。

ほとんどの天然ダイヤモンドは、地球のマントル内の深さ140〜190キロメートル（87〜118マイル）の高温高圧で形成されます。炭素含有鉱物は炭素源を提供し、成長は10億から33億年（地球の年齢の25％から75％）の期間にわたって発生します。ダイヤモンドは、マグマによる深い火山噴火によって地球の表面に近づきます。マグマは、キンバーライトやランプロアイトと呼ばれる火成岩に冷えます。ダイヤモンドは、地球のマントルの状態をほぼシミュレートするHPHTメソッドで合成的に生成することもできます。代替の、完全に異なる成長技術は、化学蒸着（CVD）です。立方晶ジルコニアや炭化ケイ素を含むいくつかの非ダイヤモンド材料は、多くの場合ダイヤモンド模倣物と呼ばれ、外観や多くの特性がダイヤモンドに似ています。天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド、およびダイヤモンドの類似物を区別するために、特別な宝石学技術が開発されました。