Le carbone possède de nombreuses propriétés physiques, et certaines de ces propriétés sont très différentes selon la forme structurelle des molécules. La dureté minérale du carbone est mesurée à 0,5 pour le graphite et à 10,0 pour les diamants. Certaines des propriétés uniques aux éléments de carbone incluent des points de fusion extrêmement élevés, tels que 6400 degrés Fahrenheit, et des points d'ébullition, tels que 7281 degrés Fahrenheit. A température ambiante, le carbone se trouve à l'état solide.
Le carbone est classé comme un non-métal. Le carbone est hautement transparent sous sa forme de diamant, et il est opaque et noir comme le graphite. En tant que diamant, le carbone est l'une des substances connues les plus dures, tandis que la forme graphite du carbone est beaucoup plus douce. Les diamants sont à peine conducteurs d'électricité, tandis que le graphite est un excellent conducteur. Le carbone sous quelque forme que ce soit est très cassant et ne peut pas être roulé en fils ou broyé en feuilles. L'élément forme une structure en treillis diagonal et une structure cristalline hexagonale.
Les propriétés physiques d'un élément sont les caractéristiques qui peuvent être observées sans changer la substance en une autre substance. Les propriétés physiques sont généralement celles qui peuvent être observées à l'aide des cinq sens. Ces propriétés observables incluent la couleur, le lustre, le point de congélation, le point d'ébullition, le point de fusion, la densité, la dureté et l'odeur.