El carbono tiene numerosas propiedades físicas, y algunas de estas propiedades son bastante diferentes dependiendo de la forma estructural de las moléculas. La dureza mineral del carbono se mide a 0.5 para el grafito y 10.0 para los diamantes. Algunas de las propiedades únicas de los elementos de carbono incluyen puntos de fusión extremadamente altos, como 6400 grados Fahrenheit, y puntos de ebullición, como 7281 grados Fahrenheit. A temperatura ambiente, el carbono se encuentra en estado sólido.
El carbono se clasifica como un no metal. El carbono es altamente transparente en su forma de diamante, y es opaco y negro como el grafito. Como diamante, el carbono es una de las sustancias más duras conocidas, mientras que la forma de grafito del carbono es mucho más suave. Los diamantes son apenas conductores de electricidad, mientras que el grafito es un excelente conductor. El carbono en cualquier forma es muy frágil y no se puede enrollar en cables ni machacar en hojas. El elemento forma una estructura de celosía diagonal y una estructura de cristal hexagonal.
Las propiedades físicas de un elemento son aquellas características que se pueden observar sin cambiar la sustancia por otra sustancia. Las propiedades físicas son usualmente aquellas que se pueden observar usando los cinco sentidos. Estas propiedades observables incluyen color, brillo, punto de congelación, punto de ebullición, punto de fusión, densidad, dureza y olor.