元素碳的化学性质在室温下比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂。在不同温度下与氧气反应燃烧，生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中，只有氟能与元素碳直接反应；在加热下，元素碳容易被酸氧化；在高温下，碳也能与许多金属反应生成金属碳化物。碳具有还原性，可以用来在高温下冶炼金属。

石墨是一种含碳元素的结晶矿物，其晶体骨架为六方层状结构。每个网层之间的距离是340pm，同一网层中碳原子的间距是142pm。属于六方晶系，完全层状解理。解理面以分子键为主，对分子的吸引力较弱，所以其自然可浮性很好。

石墨、金刚石、碳60、碳纳米管等。是碳元素的简单物质，它们彼此是同素异形体。