石墨是碳质元素结晶矿藏，它的结晶格架为六边形层状结构。每一网层间的间隔为3.40Å，同一网层中碳原子的距离为1．42Å。属六方晶系，具完整的层状解理。解理面以分子键为主，对分子吸引力较弱，故其天然可浮性很好。

石墨增碳剂与金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们互为同素异形体。

六个碳原子在同一个平面上形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，这正好归于原子晶体的键长规模，因而对于同一层来说，它是原子晶体。在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨迹，它们相互重叠。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。因而也归类于金属晶体。

石墨晶体中层与层之间相隔340pm，间隔较大，是以范德华力结合起来的，即层与层之间归于分子晶体。但是，由于同一平面层上的碳原子间结合很强，极难损坏，所以石墨的溶点也很高，化学性质也安稳。　　

鉴于它的特别的成键方法，不能单一的认为是单晶体或者是多晶体，现在普遍认为石墨是一种混合晶体。