El carbono se descubrió por primera vez en tiempos prehistóricos como carbón vegetal. Fue reconocido como un elemento en el siglo XVII, después de que Robert Boyle clasificara un elemento como una sustancia que no podía descomponerse en sustancias más simples.
Carbon fue nombrado por el científico francés Antoine Lavoisier ya que realizó una variedad de experimentos para revelar sus propiedades. En uno de sus experimentos, Lavoisier usó una lupa para enfocar los rayos del sol en un diamante y vio cómo el diamante se quema y desaparece. Notó que el diamante combinado con el oxígeno formaba dióxido de carbono, lo que lo llevó a concluir que tanto el diamante como el carbón estaban hechos de carbono.
En 1770, Carl Wilhelm Scheele demostró que el grafito también se quemaba para formar dióxido de carbono y, por lo tanto, descubrió otra forma de carbono. Otra forma de carbono, el fullereno, fue descubierta en 1985 por Robert Curl, Harry Kroto y Richard Smalley. Fullerene también se llamaba "buckminsterfullerene", porque sus moléculas se parecían a las cúpulas geodésicas diseñadas por el arquitecto Buckminster Fuller para la Feria Mundial de 1967. La forma más reciente de carbono descubierta es el grafeno, que consiste en una sola capa de átomos de carbono dispuestos en hexágonos. El grafeno fue descubierto en 2004 por Kostya Novoselov y Andre Geim, quienes utilizaron cinta adhesiva para separar una capa de átomos del grafito para producir esta forma de carbono.