在石墨晶体中，同层的碳原子以sp2杂化构成共价键，每一个碳原子以三个共价键与别的三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上构成了正六连连形的环，伸展成片层结构，这儿C-C键的键长皆为142pm，这正好属于原子晶体的键长规模，因此关于同一层来说，它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道，它们相互堆叠。电子比较自在，相当于金属中的自在电子，所以石墨能导热和导电，这正是金属晶体特征。因此也归类于金属晶体。
    鉴于它的特殊的成键方法，不能单一的认为是单晶体或者是多晶体，按现代的表述方法，认为石墨是一种混合晶体。