元素碳的化學性質在室溫下比較穩定，不溶于水、稀酸、稀堿和有機溶劑。在不同溫度下與氧氣反應燃燒，生成二氧化碳或一氧化碳；在鹵素中，只有氟能與元素碳直接反應；在加熱下，元素碳容易被酸氧化；在高溫下，碳也能與許多金屬反應生成金屬碳化物。碳具有還原性，可以用來在高溫下冶煉金屬。

石墨是一種含碳元素的結晶礦物，其晶體骨架為六方層狀結構。每個網層之間的距離是340pm，同一網層中碳原子的間距是142pm。屬于六方晶系，完全層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子的吸引力較弱，所以其自然可浮性很好。

石墨、金剛石、碳60、碳納米管等。是碳元素的簡單物質，它們彼此是同素異形體。