Kohlenstoff kommt in der Sonne und anderen Sternen vor, die aus den Trümmern einer früheren Supernova entstanden sind. Kohlenstoff wird in größeren Sternen durch Kernfusion aufgebaut. Kohlenstoff kommt in der Atmosphäre vieler Planeten vor, meist als Kohlendioxid. Graphit kommt vielerorts in der Natur vor und Diamant kommt in Kristallform in Meteoriten vor. Kohlenstoff kommt auch in allen Lebewesen vor.
Darüber hinaus werden natürliche Diamanten im Mineral Kimberlit gefunden, das in Südafrika, Arkansas und einigen anderen Orten vorkommt. Diamanten werden auch auf dem Meeresboden vor dem Kap der Guten Hoffnung gefunden. Kohlenstoff kommt auch in den fossilen Überresten von Lebewesen als Kohlenwasserstoffgase, Rohöl, Ölschiefer, Kohle und andere Stoffe vor. Es kommt auch in Form von Karbonaten wie Kreidekalkstein und Dolomit vor.
Da alle Lebewesen Kohlenstoff enthalten, war er einst als "Funke des Lebens" gedacht. Lebewesen erhalten fast den gesamten Kohlenstoff aus Kohlendioxid, durch die Atmosphäre oder in Wasser gelöst. Kohlendioxid entsteht durch Photosynthese in grünen Pflanzen und photosynthetischem Plankton. Lebewesen, die keine Photosynthese betreiben, müssen sich auf den Verbrauch anderer Lebewesen verlassen, um die benötigten Kohlenstoffmoleküle zu erhalten.
