Er zijn verschillende allotropen van koolstof. Diamant en grafiet zijn het meest bekend. Grafiet is een geleider, een semimetaal (een element dat deels een metaal is en deels een niet-metaal, zoals zwart fosfor en grijs selenium). Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt als materiaal in de elektroden van een elektrische booglamp. Grafiet is de meest stabiele vorm van vaste koolstof ooit ontdekt.
Allotropen zijn verschillende vormen van hetzelfde chemische element. Alle elementen zijn uniek samengesteld uit hun eigen atomen. Eventuele fysieke verschillen zijn het gevolg van de manier waarop de atomen met elkaar verbonden zijn. Veel elementen vertonen allotropie omdat er een aantal manieren zijn waarop de atomen aan elkaar kunnen worden gekoppeld. Ook zijn er verschillende manieren waarop de moleculen gerangschikt kunnen worden om grotere structuren te maken.
Diamant is een van de bekendste allotropen van koolstof. Door zijn hardheid en hoge lichtspreiding is het goed te gebruiken in juwelen. Het heeft ook industriële toepassingen. Diamant is het hardste natuurlijke mineraal dat bekend is. Dit maakt het een uitstekend schuurmiddel. Een diamant houdt ook zijn glans goed vast. Zowel diamant als grafiet hebben een extreem hoog smeltpunt, wat ongebruikelijk is voor niet-metalen elementen.
