L'élément carbone est un solide dans son état normal, renonçant à une phase liquide et se sublimant de sa phase solide directement dans un gaz à 6917 degrés Fahrenheit. La structure atomique unique du carbone forme facilement des liaisons exceptionnellement fortes avec d'autres atomes.
Dans sa phase solide, le carbone peut se présenter sous différentes formes, ou allotropes. Le graphite (l'un des minéraux naturels les plus doux) et le diamant (l'un des plus durs) sont tous deux des formes de carbone pur malgré des propriétés très différentes. Le carbone forme la base de toute vie connue et d'un grand nombre d'autres composés importants. La chimie organique est l'étude des composés contenant du carbone.