钻石是宝石级的金刚石，是迄今为止人们发现的硬度最大的物质。化学成分为碳（C）单质。开采出来的金刚石平均只有约20%达到宝石级（钻石），其余80%只能用于工业。
杂质元素决定了钻石的颜色
可以含微量杂质元素，其中最主要的是氮（N）和硼（B），并据此将其划分为Ⅰ型和Ⅱ型。
Ⅰ型含氮，天然钻石绝大多数属此型，钻石呈无色至黄色；
Ⅱ型基本上不含氮，其中Ⅱa型不含硼，钻石呈无色、棕色、粉红色，Ⅱb型含硼，钻石呈蓝色。天然钻石中属Ⅱ型者非常稀少。
在钻石的晶体结构中，碳原子彼此以牢固的共价键相结合，从而决定了它的巨大的硬度（莫氏硬度10）、金刚光泽、透明。
钻石具有高折射率(2.417)、高色散值(0.044)，但要想显示出色泽缤纷、光彩夺目的火彩还必须经过精密的切割。最基本、也是最常见的钻石切磨形式（琢型）为圆多面形琢型。
这种琢型可分为冠部、腰棱和亭部三大部分，共包括57（无底小面）或58（有底小面）个刻面。这种琢型能产生斑斓光彩的效果。因为当白光穿过棱镜时，由于组成白光的七色光的波长不同，在棱镜中传播速度不同，折射率各异，当它们穿出棱镜时，便显示出七彩光谱。
七彩光分开的程度与棱镜的材料的色散值有关，色散值愈大，分散愈开。钻石的色散值很高，而这种琢型的互不平行的各种刻面则起到了棱镜的作用，使钻石产生高亮度和火彩）。
钻石高亮度和火彩的产生
琢型中各刻面间的角度和各部分的比例恰当才能获得最佳反射效果，不正确的切磨会使钻石产生漏光现象。
除圆多面形琢型外，还可以做成多种花式琢型。它们大致可以分为两类：一类为多面形琢型，如橄榄形、梨形、心形、椭圆形等，可以说是圆多面形的变形；另一类为阶梯状琢型，如祖母绿型、正方形及菱形、六边形等多种多边形轮廓的琢型。
只要根据碳相图人为地创造相应的压力和温度条件，就能合成出钻石。1955年2月15日，美国以石墨为原料，在2 750℃和约1010帕的温、压条件下首次合成了金刚石。但是用高压高温法打造的钻石各方面品质与宝石级钻石相去甚远。
传统高压高温法是模拟了自然界的高温高压，但合成的钻石克拉数较小，而且金属触媒会在钻石内留有残渣，机器内极少量的氮元素还会混入钻石中，让钻石呈现黄色，根据钻石的 4C 标准，这种钻石通常处于中低端，一般只能作为工业用途，目前工业用钻石的98%来自人造钻石，主要用于机械加工和切割工具、导热、光学材料和电子产品。
化学气相沉淀法可以大幅改善这些缺陷。老技术主要靠“压”，新技术是让钻石自己“生长”出来——让特殊气体在特殊环境下分解出碳元素然后沉淀结晶。这种方法合成的钻石能达到高级天然钻石的颜色和纯净度。不过由于几乎所有人造钻石都是带颜色的，而且大多数粒径较小，如果要生成宝石级的大克拉钻石，成本要远高于开采天然钻石，所以目前宝石级钻石只有不到1%来自人造钻石，大多数市场仍然被天然钻石所占据。
由于人造钻石的成分、结构与天然钻石完全相同。两者只能通过非常特殊的方式区分，比如在阴极发光仪下，前者的生长纹理呈几何状，而后者呈环带状。
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