Kohlenstoff hat zahlreiche physikalische Eigenschaften, und einige dieser Eigenschaften sind je nach Strukturform der Moleküle sehr unterschiedlich. Die Mineralhärte von Kohlenstoff wird mit 0,5 für Graphit und 10,0 für Diamanten gemessen. Einige der einzigartigen Eigenschaften von Kohlenstoffelementen umfassen extrem hohe Schmelzpunkte wie 6400 Grad Fahrenheit und Siedepunkte wie 7281 Grad Fahrenheit. Bei Raumtemperatur liegt Kohlenstoff in einem festen Zustand vor.
Kohlenstoff wird als Nichtmetall eingestuft. Kohlenstoff ist in seiner Diamantform hochtransparent und opak und schwarz wie Graphit. Als Diamant gehört Kohlenstoff zu den härtesten bekannten Substanzen, während die Graphitform von Kohlenstoff wesentlich weicher ist. Diamanten sind kaum elektrisch leitfähig, während Graphit ein ausgezeichneter Leiter ist. Kohlenstoff in jeglicher Form ist sehr spröde und kann nicht zu Drähten gewalzt oder zu Blechen gehämmert werden. Das Element bildet eine diagonale Gitterstruktur und eine hexagonale Kristallstruktur.
Die physikalischen Eigenschaften eines Elements sind die Eigenschaften, die beobachtet werden können, ohne dass der Stoff in einen anderen Stoff umgewandelt wird. Physikalische Eigenschaften sind normalerweise diejenigen, die mit den fünf Sinnen beobachtet werden können. Zu diesen beobachtbaren Eigenschaften gehören Farbe, Glanz, Gefrierpunkt, Siedepunkt, Schmelzpunkt, Dichte, Härte und Geruch.
